Question

【題目】乙酸正丁酯常用作織物、人造革和塑料生產(chǎn)過程中的溶劑，石油和醫(yī)藥工業(yè)中的萃取劑，也用于香料復(fù)配以及香蕉、菠蘿、杏、梨等多種香味劑的成分．實(shí)驗(yàn)室用CH3COOH （60g/mol）和CH3CH2CH2CH2OH（74g/mol）在濃硫酸加熱條件下制備乙酸正丁酯（116g/mol）。

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ⅰ合成：

在干燥的圓底燒瓶中加11.5mL（9.25g，0.125mol）正丁醇、7.2mL（12.0g，0.2mol）冰醋酸和3～4滴濃H2SO4，搖勻后，加幾粒沸石，再按圖1示裝置安裝好．在分水器中預(yù)先加入5.00mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5mm，然后用小火加熱，反應(yīng)大約40min．

Ⅱ分離與提純：

①將燒瓶中反應(yīng)后的混后物冷卻后與分水器中的酯層合并，轉(zhuǎn)入分液漏斗，依次用10mL水，10mL10%碳酸鈉溶液洗至無酸性（pH=7），充分振蕩后靜置，分去水層

②將酯層倒入小錐形瓶中，加少量無水硫酸鎂

③過濾，將乙酸正丁酯粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)入50mL蒸餾燒瓶中，加幾粒沸石進(jìn)行常壓蒸餾，收集產(chǎn)品．主要試劑及產(chǎn)物的物理常數(shù)如下：

根據(jù)以上信息回答下列問題：

（1）制備乙酸正丁酯的化學(xué)方程式為：__________________________________ ，制備過程中易生成副產(chǎn)物正丁醚（CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3），該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為：___________。

（2）圖1整個(gè)裝置可看作由分水器、圓底燒瓶和______（填儀器名稱）組成，其中冷水應(yīng)從______（填a或b）管口通入．分水器可將生成的水從反應(yīng)體系中分離出來，有利于______，如何判斷該合成反應(yīng)達(dá)到了終點(diǎn)：_____________________。

（3）在操作步驟①時(shí)，用右手壓住分液漏斗的玻璃塞，左手握住旋塞將分液漏斗倒轉(zhuǎn)過來，用力振蕩，振搖幾次后要放氣，放氣時(shí)支管口不能對著人和火．在操作步驟②加入無水硫酸鎂的作用是________ 。

（4）步驟③的常壓蒸餾，需控制一定的溫度，你認(rèn)為在______中加熱比較合適（雙選）。

A．水B．甘油（沸點(diǎn)290℃） C．砂子D．石蠟油（沸點(diǎn)200～300℃）

如果蒸餾裝置如圖2所示，則收集到的產(chǎn)品中可能混有______雜質(zhì)。

（5）反應(yīng)結(jié)束后，生成11.6g乙酸正丁酯，則正丁醇的轉(zhuǎn)化率約為______。

Answer 1

【答案】CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O 2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O （球形）冷凝管 b 反應(yīng)向正向進(jìn)行，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 分水器中水面不再升高 干燥 BD 正丁醚 80%

【解析】

（1）乙酸和正丁醇在濃硫酸作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸正丁酯和水；正丁醇之間發(fā)生反應(yīng)生成正丁醚和水；

（2）由裝置圖可知，裝置由分水器、圓底燒瓶和冷凝管組成；冷凝時(shí)，應(yīng)盡量使冷凝水充滿冷凝管，以充分冷凝；酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，分離出生成物有利于平衡正向移動，當(dāng)反應(yīng)物、生成物的濃度、物質(zhì)的量等不再改變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)；

（3）產(chǎn)品有水考慮干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸點(diǎn)為126.1℃，選擇沸點(diǎn)稍高的液體加熱；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸鈉溶液洗時(shí)，已經(jīng)被除去，則乙酸正丁酯的雜質(zhì)為正丁醚；

（5）產(chǎn)率=計(jì)算得到。

（1）乙酸與正丁醇反應(yīng)生成乙酸正丁酯和水，其反應(yīng)方程式：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，正丁醇之間發(fā)生反應(yīng)生成正丁醚和水，反應(yīng)方程式為：2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

故答案為：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O；2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

（2）由裝置圖可知，裝置由分水器、圓底燒瓶和冷凝管組成；冷凝管中的冷凝水應(yīng)該從下口進(jìn)上口出，所以從b管口通入；酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，分離出生成物有利于平衡正向移動，當(dāng)反應(yīng)物、生成物的濃度、物質(zhì)的量等不再改變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，則分水器中的水層不再增加時(shí)，視為反應(yīng)的終點(diǎn)；

故答案為：冷凝管；b；反應(yīng)向正向進(jìn)行，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；分水器中水面不再升高；

（3）反應(yīng)生成的酯有水分，所以要用無水硫酸鎂干燥；

故答案為：干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸點(diǎn)為126.1℃，選擇沸點(diǎn)稍高的液體加熱，所以可以在甘油和石蠟油中加熱，水的沸點(diǎn)為100℃，加熱溫度太低，用砂子加熱溫度太高不易控制；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸鈉溶液洗時(shí)，已經(jīng)被除去，正丁醚與乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸鈉溶液洗時(shí)不能除去，所以蒸餾時(shí)會有少量揮發(fā)進(jìn)入乙酸丁酯，則乙酸正丁酯的雜質(zhì)為正丁醚；

故答案為：BD；正丁醚；

（5）CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，則理論上應(yīng)生成酯為0.125mol，實(shí)際生成11.6g，所以乙酸正丁酯的產(chǎn)率為=80%，

故答案為：80%。