Question

13．實驗室制乙酸乙酯得主要裝置如圖1所示，主要步驟
①在a試管中按2：3：2的體積比配制濃硫酸、乙醇、乙酸的混合物；
②按A圖連接裝置，使產生的蒸氣經導管通到b試管所盛的飽和碳酸鈉溶液（加入幾滴酚酞試液）中；
③小火加熱a試管中的混合液；
④等b試管中收集到約2mL產物時停止加熱．撤下b試管并用力振蕩，然后靜置待其中液體分層；
⑤分離出純凈的乙酸乙酯．

請回答下列問題：
（1）步驟④中可觀察到b試管中有細小的氣泡冒出，寫出該反應的離子方程式：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑．
（2）A裝置中使用球形管除起到冷凝作用外，另一重要作用是防止倒吸，步驟⑤中分離乙酸乙酯必須使用的一種儀器是分液漏斗．
（3）為證明濃硫酸在該反應中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學利用如圖A所示裝置進行了以下4個實驗．實驗開始先用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min．實驗結束后充分振蕩小試管b再測有機層的厚度，實驗記錄如下：

實驗編號	試管a中試劑	試管b中試劑	測得有機層的厚度/cm
A	3mL乙醇、2mL乙酸、1mL18mol•L-1 濃硫酸	飽和Na2CO3溶液	5.0
B	3mL乙醇、2mL乙酸		0.1
C	3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol•L-1 H2SO4		1.2
D	3mL乙醇、2mL乙酸、鹽酸		1.2

①實驗D的目的是與實驗C相對照，證明H⁺對酯化反應具有催化作用．實驗D中應加入鹽酸的體積和濃度分別是6mL和6mol•L^-1．
②分析實驗A、C（填實驗編號）的數據，可以推測出濃H₂SO₄的吸水性提高了乙酸乙酯的產率．濃硫酸的吸水性能夠提高乙酸乙酯產率的原因是濃硫酸可以吸收酯化反應中生成的水，降低了生成物濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動．
③加熱有利于提高乙酸乙酯的產率，但實驗發現溫度過高乙酸乙酯的產率反而降低，可能的原因是大量乙酸、乙醇未經反應就脫離反應體系；溫度過高發生其他反應．
④分離出乙酸乙酯層后，經過洗滌雜質；為了干燥乙酸乙酯可選用的干燥劑為（填字母）B．
A．P₂O₅    B．無水Na₂SO₄    C．堿石灰    D．NaOH固體
⑤為充分利用反應物，該同學又設計了圖2中甲、乙兩個裝置（利用乙裝置時，待反應完畢冷卻后，再用飽和碳酸鈉溶液提取燒瓶中的產物）．你認為更合理的是乙．理由是：乙裝置能將易揮發的反應物乙酸和乙醇冷凝回流到反應容器中，繼續反應，提高了乙酸、乙醇原料的利用率及產物的產率，而甲不可．

Answer 1

分析 （1）乙酸與碳酸鈉反應生成二氧化碳；
（2）乙酸、乙醇易溶于碳酸鈉溶液，會導致裝置內氣體減小，容易發生倒吸；
乙酸乙酯與水溶液分層，分離互不相溶的液體采取分液操作；
（3）①通過對照實驗，證明H⁺對酯化反應具有催化作用，應保證氫離子濃度相等與物質的量相等；
②對比濃硫酸、稀硫酸生成乙酸乙酯的量的多少，說明濃硫酸濃硫酸的吸水性能夠提高乙酸乙酯產率，根據平衡移動原理分析；
③乙酸、乙醇易揮發，也可能發生其它副反應；
④乙酸乙酯在酸性、堿性條件下均可以發生水解，應選擇中性干燥劑；
⑤乙裝置能將易揮發的反應物乙酸和乙醇冷凝回流到反應容器中，繼續反應，甲不能．

解答 解：（1）乙酸與碳酸鈉反應生成二氧化碳，反應方程式為：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑，故答案為：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑；
（2）乙酸、乙醇易溶于碳酸鈉溶液，會導致裝置內氣體減小，容易發生倒吸，球形干燥管還可以防止倒吸；乙酸乙酯與水溶液分層，分離互不相溶的液體采取分液操作，所用儀器為分液漏斗，
故答案為：防止倒吸；分液漏斗；
（3）①通過對照實驗，證明H⁺對酯化反應具有催化作用，應保證氫離子濃度相等與物質的量相等，故HCl的濃度為3mol/L×2=6mol/L，鹽酸體積為6mL，
故答案為：6；6；
②催化劑為濃硫酸生成有機層厚度比3mol•L^-1 H₂SO₄時生成有機層厚度厚，說明濃硫酸濃硫酸的吸水性能夠提高乙酸乙酯產率，原因是：濃硫酸可以吸收酯化反應中生成的水，降低了生成物濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動，
故答案為：AC；濃硫酸可以吸收酯化反應中生成的水，降低了生成物濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動；
③乙酸、乙醇易揮發，溫度過高大量乙酸、乙醇未經反應就脫離反應體系，且溫度過高發生其他反應，導致產率降低，
故答案為：大量乙酸、乙醇未經反應就脫離反應體系；溫度過高發生其他反應；
④乙酸乙酯在酸性、堿性條件下均可以發生水解，應選擇中性干燥劑，故選：B；
⑤乙裝置能將易揮發的反應物乙酸和乙醇冷凝回流到反應容器中，繼續反應，提高了乙酸、乙醇原料的利用率及產物的產率，而甲不可，乙裝置更合理，
故答案為：乙；乙裝置能將易揮發的反應物乙酸和乙醇冷凝回流到反應容器中，繼續反應，提高了乙酸、乙醇原料的利用率及產物的產率，而甲不可．

點評 本題考查有機物制備實驗、探究實驗，（3）中注意利用控制變量法分析，綜合考查學生實驗能力、分析能力與知識遷移運用能力，難度中等．