Question

2．在蘋果、香蕉等水果的果香中存在著乙酸正丁酯．某化學課外興趣小組欲以乙酸和正丁醇為原料合成乙酸正丁酯．
乙酸正丁酯的制備
在干燥的50ml圓底燒瓶中，加入11.5ml（0.125mol）正丁醇和7，2ml（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸，搖勻，投入1-2粒沸石，按圖安裝帶分水器的回流反應裝置．打開冷凝水，小火加熱．在反應過程中，通過分水器下部的旋塞分出生成的水，注意保持分水器中水層液面原來的高度，使油層盡量回到圓底燒瓶中；反應達到終點后，停止加熱．
產品的精制
將圓底燒瓶中的液體倒入分液漏斗中，用10mL10%Na₂CO₃洗滌后將有機層倒入錐形瓶中，再用無水硫酸鎂干燥．將干燥后的乙酸正丁酯濾入50ml的蒸餾瓶中蒸餾，收集124～126℃的餾分，得11.34g產品．
回答問題
（1）寫出制備乙酸正丁酯的化學方程式（用氧-18示蹤原子說明斷鍵情況）CH₃COOH+H¹⁸O（CH₂）₃CH₃ $\stackrel{加熱}{?}$CH₃CO¹⁸O（CH₂）₃CH₃+H₂O，
（2）冷水應該從冷凝管a（填a或b）管口通入．
（3）本實驗提高產品產率的方法是使用分水器分離酯化反應生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率，
（4）產品的精制過程中，用10mL10%Na₂CO₃洗滌的目的是除去乙酸及少量的正丁醇，洗滌完成后將有機層從分液漏斗的上（上、下口）置入錐形瓶中，
（5）該實驗過程中，生成乙酸正丁酯的產率是78.4%，
（6）其可能的副產物為正丁醚、1-丁烯．

Answer 1

分析 （1）酯化反應原理是酸脫羥基，醇脫水；
（2）冷卻裝置中冷卻水需要逆流；
（3）酯化反應是可逆反應分離生成的水促使平衡正向進行；
（4）乙酸正丁酯制備過程中正丁醇、乙酸揮發混在乙酸正丁酯中，碳酸鈉溶液是為了洗去正丁醇、乙酸；
（5）產率等于實際量和理論量計算得到；
（6）醇在濃硫酸催化作用下加熱可能生成正丁醚或1-丁烯；

解答 解：（1）乙酸與正丁醇反應時酸脫羥基，醇脫水，生成乙酸正丁酯和水，其反應方程式：CH₃COOH+H¹⁸O（CH₂）₃CH₃ $\stackrel{加熱}{?}$CH₃CO¹⁸O（CH₂）₃CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+H¹⁸O（CH₂）₃CH₃ $\stackrel{加熱}{?}$CH₃CO¹⁸O（CH₂）₃CH₃+H₂O；
（2）冷卻裝置水冷需要逆流，所以水從a進，b出，
故答案為：a；
（3）酯化反應是可逆反應，分離生成物會促進反應正向進行，所以分離出酯化反應生成的水，提高反應產率，
故答案為：使用分水器分離酯化反應生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率；
（4）分水器分出的酯層混有乙酸、正丁醇的反應液一起倒入分液漏斗中，用10mL10%Na₂CO₃洗滌除去乙酸及少量的正丁醇；洗滌完成后將有機層從分液漏斗的上端倒出到錐形瓶，
故答案為：除去乙酸及少量的正丁醇；上；
（5）理論上應生成酯為0.125mol，實際生成11.34g，物質的量=$\frac{11.34g}{116g/mol}$=0.098mol，
則物質的量分數=$\frac{0.098mol}{0.125mol}$×100%=78.4%，
故答案為：78.4%；
（6）醇在濃硫酸催化作用下加熱可能取代反應生成正丁醚，也可能發生消去反應生成1-丁烯，
故答案為：正丁醚、1-丁烯．

點評 本題考查了物質制備的實驗過程分析和實驗操作設計，物質分離的試劑選擇和作用理解，實驗化學來源于常規實驗和基本操作的綜合應用，題目難度中等．