Question

6．下面是甲、乙、丙三位同學制取乙酸乙酯的過程，請你參與并協助他們完成相關實驗任務．甲、乙、丙三位同學均采取乙醇、乙酸與濃硫酸混合共熱的方法制取乙酸乙酯．他們分別設計了如圖所示的三套實驗裝置：

（一）請從甲、乙兩位同學設計的裝置中選擇一種作為實驗室制取乙酸乙酯的裝置，較合理的是乙（填“甲”或“乙”）．丙同學將甲裝置進行了改進，將其中的玻璃管改成了球形干燥管，除起冷凝作用外，另一重要作用是能防止倒吸．
（二）【實驗步驟】
（1）按丙同學選擇的裝置組裝儀器，在試管中先加入3 mL乙醇，并在搖動下緩緩加入2 mL濃硫酸充分搖勻，冷卻后再加入2 mL冰醋酸；
（2）將試管固定在鐵架臺上；
（3）在試管②中加入適量的飽和Na₂CO₃溶液；
（4）用酒精燈對試管①加熱；
（5）當觀察到試管②中有明顯現象時停止實驗．
【問題討論】
a．步驟（1）安裝好實驗裝置，加入樣品前還應檢查裝置的氣密性；
b．寫出試管①發生反應的化學方程式（注明反應條件）CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O；
c．試管②中飽和Na₂CO₃溶液的作用是吸收乙醇；除去乙酸；降低乙酸乙酯的溶解度，使其分層析出；不能（填“能”或“不能”）換成NaOH溶液，原因為若用NaOH溶液，則NaOH會中和CH₃COOH而使生成的乙酸乙酯又徹底水解，導致實驗失敗；
d．從試管②中分離出乙酸乙酯的實驗操作是分液；
e．若60 g乙酸與足量的乙醇反應能生成53 g乙酸乙酯，計算該反應中乙酸的轉化率（要求寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （一）乙酸和乙醇易溶于水，導管口在飽和碳酸鈉溶液液面上，而不插入液面下是為了防止倒吸，球形干燥管導氣的同時也起到防倒吸作用；
（二）a．實驗前，要檢查裝置的氣密性；
b．乙酸和乙醇在濃硫酸作用下發生酯化反應，生成乙酸乙酯和水；
c．實驗室里用飽和碳酸鈉溶液冷卻乙酸乙酯的原因：一是利用碳酸鈉溶液中的水溶解乙醇（乙醇在水里的溶解度大于乙酸乙酯），二是碳酸鈉能跟乙酸反應吸收乙酸便于聞到乙酸乙酯的香味，而乙酸乙酯難溶于飽和碳酸鈉溶液，這樣就可以獲得較為純凈的乙酸乙酯液體；堿性環境下，酯能夠發生水解反應；
d．互不相溶的液體可以用分液法分離；
e．依據方程式：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O計算解答．

解答 解：（一）乙酸和乙醇易溶于水，不插入液面下是為了防止倒吸，所以選乙裝置；球形干燥管導氣的同時也起到防倒吸作用；
故答案為：乙；防止倒吸；
（二）a．實驗前，要檢查裝置的氣密性；
故答案為：裝置的氣密性；
b．乙酸和乙醇在濃硫酸作用下發生酯化反應，生成乙酸乙酯和水，化學方程式為：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O；
故答案為：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O；
c．實驗室里用飽和碳酸鈉溶液冷卻乙酸乙酯的原因：一是利用碳酸鈉溶液中的水溶解乙醇（乙醇在水里的溶解度大于乙酸乙酯），二是碳酸鈉能跟乙酸反應吸收乙酸便于聞到乙酸乙酯的香味，而乙酸乙酯難溶于飽和碳酸鈉溶液，這樣就可以獲得較為純凈的乙酸乙酯液體；所以飽和碳酸鈉作用：吸收乙醇；除去乙酸；降低乙酸乙酯的溶解度，使其分層析出；
若用NaOH溶液，則NaOH會中和CH₃COOH而使生成的乙酸乙酯又徹底水解，導致實驗失敗，所以不能用氫氧化鈉吸收；
故答案為：吸收乙醇；除去乙酸；降低乙酸乙酯的溶解度，使其分層析出　不能　若用NaOH溶液，則NaOH會中和CH₃COOH而使生成的乙酸乙酯又徹底水解，導致實驗失敗；
d．用飽和碳酸鈉溶液吸收乙酸乙酯，得到兩種液體互不相溶，可以用分液法分離；
故答案為：分液；
e．若60g乙酸與足量的乙醇反應能生成53 g乙酸乙酯，則：
CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O；
60g                  88g
x                     53g
解得x=36，14g；
反應的轉化率為：$\frac{36.14g}{60g}$×100%=60%；
故答案為：60%．

點評 本題考查了實驗室制備乙酸乙酯，明確反應原理及實驗注意事項是解題關鍵，題目難度不大．