Question

20．實驗室合成乙酸乙酯的步驟如下：在圓底燒瓶內加入乙醇、濃硫酸和乙酸，瓶口豎直安裝通有冷卻水的冷凝管（使反應混合物的蒸氣冷凝為液體流回燒瓶內），加熱回流一段時間后換成蒸餾裝置進行蒸餾，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗產品．
請回答下列問題：
（1）在燒瓶中除了加入乙醇、濃硫酸和乙酸外，還應放入碎瓷片，目的是防止燒瓶中液體暴沸．
（2）反應中加入過量的乙醇，目的是提高乙酸的轉化率．
（3）如果將上述實驗步驟改為在蒸餾燒瓶內先加入乙醇和濃硫酸，然后通過分液漏斗邊滴加乙酸，邊加熱蒸餾．這樣操作可以提高酯的產率，其原因是及時地蒸出生成物，有利于酯化反應向生成酯的方向進行．
（4）現擬分離粗產品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，下列框圖是分離操作步驟流程圖：

則試劑a是：飽和碳酸鈉溶液，分離方法I是分液，分離方法II是蒸餾，
試劑b是硫酸，分離方法III是蒸餾．
（5）甲、乙兩位同學欲將所得含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗產品提純，在未用指示劑的情況下，他們都是先加NaOH溶液中和酯中過量的酸，然后用蒸餾法將酯分離出來．甲、乙兩人實驗結果如下：
甲得到了顯酸性的酯的混合物，乙得到了大量水溶性的物質．
丙同學分析了上述實驗目標產物后認為上述實驗沒有成功．
試解答下列問題：
①甲實驗失敗的原因是：所加NaOH溶液不足未將酸完全反應
②乙實驗失敗的原因是：所加NaOH溶液過量，酯發生水解．

Answer 1

分析 （1）加入碎瓷片可防止液體暴沸；
（2）乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應，增加乙醇的量平衡正向移動，提高乙酸的轉化率；
（3）減小生產物的濃度的方法，平衡正向移動，可以提高酯的產率；
（4）分離粗產品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入飽和碳酸鈉溶液，乙酸乙酯不溶于飽和碳酸鈉，采用分液的方法即可，水層中的乙酸鈉要用硫酸反應得到乙酸，再蒸餾得到乙酸；
（5）①根據甲得到了顯酸性的酯的混合物，說明加入的氫氧化鈉溶液不足進行分析；
②根據乙酸乙酯能夠與氫氧化鈉溶液發生水解分析失敗原因．

解答 解：（1）乙酸和乙醇的沸點較低，加熱，加入碎瓷片可防止液體暴沸，故答案為：碎瓷片；防止燒瓶中液體暴沸；
（2）乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應，增加乙醇的量平衡正向移動，提高乙酸的轉化率，故答案為：提高乙酸的轉化率；
（3）減小生產物的濃度的方法，平衡正向移動，可以提高酯的產率，故答案為：及時地蒸出生成物，有利于酯化反應向生成酯的方向進行；
（4）分離粗產品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入飽和碳酸鈉溶液，實現酯與乙酸和乙醇的分離，分離油層和水層采用分液的方法即可．對水層中的乙酸鈉和乙醇進一步分離時應采取蒸餾操作分離出乙醇．然后水層中的乙酸鈉要用硫酸反應得到乙酸，再蒸餾得到乙酸，
故答案為：a：飽和Na₂CO₃溶液；I：分液；II：蒸餾；b：硫酸；III：蒸餾； 
（5）①甲得到顯酸性的酯的混合物，酸有剩余，說明是所加NaOH溶液不足未將酸完全反應，故答案為：所加NaOH溶液不足未將酸完全反應；
②乙得到大量水溶性物質，說明沒有酯，是因為所加NaOH溶液過量，酯發生水解，故答案為：所加NaOH溶液過量，酯發生水解．

點評 本題考查了常見物質的分離與提純方法，題目難度中等，注意明確物質分離與提純常用的方法，熟悉分液操作與蒸餾操作各適用于分離的混合物類型及正確操作方法．