Question

19．乙酸丁酯是重要的化工原料，具有水果香味．實驗室制備乙酸丁酯的反應、裝置示意圖和有關信息如下：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$ CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

	乙酸	正丁醇	乙酸丁酯
熔點/℃	16.6	-89.5	-73.5
沸點/℃	117.9	117	126.0
密度/g•cm-3	1.1	0.80	0.88

（1）乙酸丁酯粗產品的制備
在干燥的50mL圓底燒瓶中，裝入沸石，加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸（過量），再加3～4滴濃硫酸．然后再安裝分水器（作用：實驗過程中不斷分離除去反應生成的水）、冷凝管，然后小火加熱．將燒瓶中反應后的混合物冷卻與分水器的酯層合并．裝置中冷水應從b（填“a”或“b”）口通入；通過分水器不斷分離除去反應生成的水的目的是分離生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率．
（2）乙酸丁酯的精制
將乙酸丁酯粗產品用如下的操作進行精制：①水洗、②蒸餾、③用無水MgSO₄干燥、④用10%碳酸鈉洗滌．
①正確的操作步驟是C（填標號）．
A．①②③④B．③①④②C．④①③②D．③④①②
②在乙酸丁酯的精制中，用10%碳酸鈉洗滌的主要目的是除去產品中含有的乙酸、硫酸等雜質．
③在洗滌、分液操作中，應充分振蕩，然后靜置，待分層后d（填標號）．
a．直接將乙酸丁酯從分液漏斗的上口倒出
b．直接將乙酸丁酯從分液漏斗的下口放出
c．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸丁酯從下口放出
d．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸丁酯從上口倒出
（3）計算產率
測量分水器內由乙酸與丁醇反應生成的水體積為1.8mL，假設在制取乙酸丁酯過程中反應物和生成物沒有損失，且忽略副反應，乙酸丁酯的產率為77.1%．

Answer 1

分析 （1）冷凝管冷卻時，采用逆流冷卻的效果好；生成乙酸丁酯的反應為可逆反應，生成物有水，分離生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率；
（2）①根據各物質的溶解性及性質進行排序；
②乙酸丁酯不溶于飽和碳酸鈉溶液，乙酸與碳酸鈉反應而被吸收，硫酸與碳酸鈉反應；
③根據乙酸異戊酯的密度及正確的分液操作方法進行解答；
（3）實驗過程中收集124℃-126℃的餾分，稱得質量為7.0g為實際得到乙酸正丁酯的質量，產率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%．

解答 解：（1）冷凝管冷卻時，采用逆流冷卻的效果好，所以冷水從b進，生成乙酸丁酯的反應為可逆反應，生成物有水，分離生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率，所以要通過分水器不斷分離除去反應生成的水，
故答案為：b；分離生成的水，使平衡正向移動，提高反應產率；
（2）①因為正丁醇和乙酸都具有揮發性，所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸，第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸；第二步用10%碳酸鈉洗滌除去乙酸；第三步用水洗滌除去碳酸鈉溶液；第四步用無水硫酸鎂干燥除去水；第五步蒸餾，制得較純凈的酯，
故選C；
②制備乙酸丁酯時常用飽和碳酸鈉溶液，目的是中和揮發出來的乙酸，使之轉化為乙酸鈉溶于水中，便于聞乙酸丁酯的香味，溶解揮發出來的乙醇；降低乙酸丁酯在水中的溶解度，便于分層得到酯，
故答案為：除去產品中含有的乙酸、硫酸等雜質；
③由于酯的密度比水小，二者互不相溶，因此水在下層，酯在上層；分液時，要先將水層從分液漏斗的下口放出，待到兩層液體界面時關閉分液漏斗的活塞，再將乙酸異戊酯從上口放出，所以正確的為d，
故選d；
（3）12.0mL正丁醇的質量為12.0mL×0.8g/mL=9.6g，設12.0mL正丁醇理論上生成酯物質的量為x，
根據反應CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{△}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
                                       74g                                                     116g         18g
                                       9.6g                                                      xg

$\frac{74g}{9.6g}=\frac{116g}{xg}$，
x=15.05g，當反應生成的水體積為1.8mL即為1.8g時，實際產量為11.6g，所以產率=$\frac{11.6g}{15.05g}$×100%=77.1%，
故答案為：77.1%．

點評 本題考查了乙酸正丁酯的制取方法，側重考查了靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的實驗能力，和嚴禁的邏輯思維能力，注意實驗化學來源于常規實驗和基本操作的綜合應用，題目難度不大．