Question

【題目】乙酸乙酯是重要的有機合成中間體，廣泛應用于化學工業(yè)。某學生在實驗室利用下圖的實驗裝置制備乙酸乙酯并研究其反應條件。

物質(zhì)	沸點/C	密度/gcm3
乙醇	78.0	0.79
乙酸	117.9	1.05
乙酸乙酯	77.5	0.90
異戊醇	131	0.8123
乙酸異戊酯	142	0.8670

實驗步驟如下：

① 配制反應混合液：2mL濃H2SO4、3mL乙醇、2mL乙酸

② 按圖連接實驗裝置并檢驗氣密性

③ 分別在試管1、試管2中加入反應液

④ 用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min

⑤ 分離提純乙酸乙酯

（1）在試管1中加入物質(zhì)分別是：______________（按著加入的先后順序?qū)懗雒�稱），乙醇過量的目的是：_______________；

（2）該反應的平衡常數(shù)表達式K＝______________；

（3）試管Ⅱ中所盛試劑為___________，欲將其物質(zhì)分離使用的儀器為___________，在充分振蕩的過程中，發(fā)生的反應為________________；

（4）為證明濃硫酸在該反應中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學利用右圖所示裝置進行了以下四個實驗，實驗結束后充分振蕩試管Ⅱ再測有機層的厚度，實驗記錄如下：

實驗編號	試管Ⅰ中的試劑	測得有機層的厚度/cm
A	2mL乙醇、2mL乙酸、1mL 18mol/L濃硫酸	5.0
B	3mL乙醇、2mL乙酸	0.1
C	3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol/L硫酸	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_________mL和_________mol/L；

②分析實驗________（填實驗編號）的數(shù)據(jù)，可以推測出濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產(chǎn)率。濃硫酸的吸水性能夠提高乙酸乙酯產(chǎn)率的原因是____________；

③加熱有利于提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，但實驗發(fā)現(xiàn)溫度過高乙酸乙酯的產(chǎn)率反而降低，可能的原因是_______________；

（5）若利用該裝置制備乙酸異戊酯，產(chǎn)物將主要在裝置中_______的得到，那么產(chǎn)率會_____（“較高”或“偏低”）；

Answer 1

【答案】（1）沸石、3mL乙醇、2mL濃H2SO4、2mL乙酸，提高乙酸的轉(zhuǎn)化率；（2） K=；（3）飽和碳酸鈉溶液，分液漏斗； 2CH3COOH+Na2CO3===2CH3COONa + CO2↑＋H2O；（4）① 6，6；② A、C，濃H2SO4可以吸收酯化反應中生成的水，降低了生成物的濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動；③ 大量乙酸、乙醇未經(jīng)反應就脫離反應體系；溫度過高發(fā)生其他反應；（5）試管1，低。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)裝置圖，需要沸石，防止暴沸，沸石是固體，因此先加沸石，乙醇的密度小于硫酸，因此再加乙醇，然后加濃硫酸，最后加乙酸，乙醇過量的原因：根據(jù)勒夏特列原理，增加反應物的濃度，平衡向正反應方向進行，提高產(chǎn)量，增加乙酸的轉(zhuǎn)化率；（2）化學平衡常數(shù)：達到平衡，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，K=；（3）試管II中盛放的試劑為飽和碳酸鈉溶液，碳酸鈉的作用是：降低乙酸乙酯在溶液的溶解度使之析出，出現(xiàn)分層，采用分液方法進行分離，用分液漏斗；乙酸的酸性強于碳酸，發(fā)生：2CH3COOH+Na2CO3===2CH3COONa + CO2↑＋H2O；（4）①對照實驗其他條件相同，因此應加入6mL6mol·L－1鹽酸；②根據(jù)勒夏特列原理，要求其他條件不變，濃硫酸吸水性影響實驗，因此是A、C兩個實驗做對照實驗，濃H2SO4可以吸收酯化反應中生成的水，降低了生成物的濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動；③乙醇和乙酸易揮發(fā)，高溫下有大量的乙醇和乙酸揮發(fā)，造成乙酸乙酯的產(chǎn)率降低；（5）乙酸異戊酯的沸點高，在加熱條件下，乙酸異戊酯不易揮發(fā)，因此在試管1產(chǎn)生，產(chǎn)率會偏低，因為有大量的乙酸和異戊酯，因此產(chǎn)率會偏低。