Question

5．乙酸乙酯是重要的有機(jī)合成中間體，廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)．實(shí)驗(yàn)室利用如圖的裝置制備乙酸乙酯．
（1）與教材采用的實(shí)驗(yàn)裝置不同，此裝置中采用了球形干燥管，其作用是：冷凝和防止倒吸．
（2）為了證明濃硫酸在該反應(yīng)中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學(xué)利用上圖所示裝置進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)開始先用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后充分振蕩小試管Ⅱ再測(cè)有機(jī)層的厚度，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	試管Ⅰ中試劑	試管Ⅱ中試劑	有機(jī)層的 厚度/cm
A	2mL乙醇、1mL乙酸、 1mL18mol•L-1 濃硫酸	飽和Na2CO3 溶液	3.0
B	2mL乙醇、1mL乙酸		0.1
C	2mL乙醇、1mL乙酸、 3mL 2mol•L-1 H2SO4		0.6
D	2mL乙醇、1mL乙酸、鹽酸		0.6

①實(shí)驗(yàn)D的目的是與實(shí)驗(yàn)C相對(duì)照，證明H⁺對(duì)酯化反應(yīng)具有催化作用．實(shí)驗(yàn)D中應(yīng)加入鹽酸的體積和濃度分別是3mL和4mol•L^-1．
②分析實(shí)驗(yàn)A C（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）的數(shù)據(jù)，可以推測(cè)出濃H₂SO₄的吸水性提高了乙酸乙酯的產(chǎn)率．
（3）若現(xiàn)有乙酸90g，乙醇138g發(fā)生酯化反應(yīng)得到80g乙酸乙酯，試計(jì)算該反應(yīng)的產(chǎn)率為60.6%．

Answer 1

分析 （1）乙酸、乙醇易溶于碳酸鈉溶液，會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體減小，容易發(fā)生倒吸，球形干燥管容積較大，使乙酸乙酯充分與空氣進(jìn)行熱交換，起到冷凝的作用；
（2）①通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)，證明H⁺對(duì)酯化反應(yīng)具有催化作用，應(yīng)保證氫離子濃度相等與物質(zhì)的量相等；
②對(duì)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(chǎn)率，根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析；
（3）先判斷過量情況，根據(jù)反應(yīng)方程式及不足量計(jì)算出生成乙酸乙酯的質(zhì)量，然后計(jì)算出乙酸乙酯的產(chǎn)率．

解答 解：（1）乙酸、乙醇易溶于碳酸鈉溶液，會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體減小，容易發(fā)生倒吸，球形干燥管還可以防止倒吸；球形干燥管容積較大，使乙酸乙酯充分與空氣進(jìn)行熱交換，起到冷凝的作用；
故答案為：冷凝和防止倒吸；
（2）①通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)，證明H⁺對(duì)酯化反應(yīng)具有催化作用，應(yīng)保證氫離子濃度相等與物質(zhì)的量相等，故鹽酸的體積為：6-3=3mL，HCl的濃度為3mol/L×2mL=C×3mL，得C=4mol/L，鹽酸物質(zhì)的量濃度為4mol/L，
故答案為：3   4；
②催化劑為濃硫酸生成有機(jī)層厚度比3mol•L-1 H2SO4時(shí)生成有機(jī)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(chǎn)率；
故選：AC；
（3）90g乙酸的物質(zhì)的量為：$\frac{90g}{60g/mol}$=1.5mol，138g乙醇的物質(zhì)的量為：$\frac{138g}{46g/mol}$=3mol，顯然乙醇過量，理論上生成的乙酸乙酯的物質(zhì)的量需要按照乙酸的量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)反應(yīng)CH₃COOH+C₂H₅OH$\stackrel{濃硫酸}{?}$CH₃COOC₂H₅+H₂O可知，理論上生成乙酸乙酯的物質(zhì)的量為1.5mol，而實(shí)際上生成了80g，則乙酸乙酯的產(chǎn)率為：$\frac{80g}{88g/mol×1.5mol}$×100%≈60.6%，
故答案為：60.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了乙酸乙酯的制備，題目難度中等，注意掌握乙酸乙酯的制備原理和實(shí)驗(yàn)方法，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，注意設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)的條件要求，側(cè)重考查學(xué)生分析問題解決問題的能力．