Question

6．實(shí)驗(yàn)室制備乙酸乙酯，是將3mL乙醇加入一支試管中，然后邊振蕩試管，邊慢慢加入2mL濃H₂SO₄和2mL乙酸，按如圖連接好裝置，在酒精燈上加熱．觀察現(xiàn)象．
I．原理 （1）濃硫酸（ ）溶于乙醇中并不是簡(jiǎn)單的物理溶解而是伴隨著化學(xué)反應(yīng)，生成了硫酸乙酯（）和硫酸二乙酯（ ）．
請(qǐng)寫出濃硫酸與乙醇反應(yīng)生成硫酸二乙酯的化學(xué)方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂SO₂+2H₂O．
（2）生成的硫酸乙酯，硫酸二乙酯遇乙酸在加熱的條件下發(fā)生酸解生成乙酸乙酯．
請(qǐng)寫出硫酸乙酯與乙酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．
（3）根據(jù)以上信息結(jié)合平時(shí)所學(xué)，判斷下列說法正確的是CE
A．催化劑不參加化學(xué)反應(yīng)
B．催化劑參加化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)可能改變
C．催化劑參加化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變
D．催化劑不但可以改變反應(yīng)速率也可以改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度
E．催化劑是通過改變化學(xué)反應(yīng)途徑進(jìn)而改變活化能，從而改變化學(xué)反應(yīng)速率的
（4）實(shí)驗(yàn)過程中先用小火，一段時(shí)間以后，又改用大火加熱原因是：開始小火加熱是為了減少乙酸特別是乙醇的揮發(fā)，后來大火加熱是為了及時(shí)蒸出乙酸乙酯使平衡不斷正移．
（5）在右邊試管中收集乙酸乙酯，用分液方法可以將乙酸乙酯分離出來．分離出來的乙酸乙酯一般用氯化鈣除去其中的乙醇（填名稱）雜質(zhì)，再用b  （a．P₂O₅  b．無水Na₂SO₄  c．堿石灰 d．NaOH）干燥劑對(duì)其進(jìn)行干燥．最后得乙酸乙酯2mL．計(jì)算乙酸乙酯的產(chǎn)率58.4%[已知乙醇密度：0.79（g•cm^-3）；乙酸密度：1.05（g•cm^-3）；乙酸乙酯密度：0.90（g•cm^-3）]．

Answer 1

分析 （1）乙醇與濃硫酸生成酯，即類似于酯化反應(yīng)，根據(jù)酯化反應(yīng)的斷鍵規(guī)律得乙醇與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸乙二酯的化學(xué)方程式；（2）根據(jù)酯化反應(yīng)的規(guī)律可得硫酸乙酯的結(jié)構(gòu)式，硫酸乙酯與酸反應(yīng)生成乙酸乙酯，觀察硫酸乙酯與乙酸乙酯的結(jié)構(gòu)，滿足取代反應(yīng)的規(guī)律，得化學(xué)方程式；（3）結(jié)合信息，濃硫酸通過改變反應(yīng)途徑參與了該反應(yīng)；（4）乙酸乙醇極易揮發(fā)，產(chǎn)物的減少不利于反應(yīng)進(jìn)行，需小火防止其揮發(fā)，為了使反應(yīng)充分進(jìn)行，大火蒸發(fā)出產(chǎn)物有利于平衡正向移動(dòng)；（5）分離出來的乙酸乙酯中混有少量乙醇和水的混合液，氯化鈣可以吸水，除乙醇，再用無水硫酸鈉干燥；由題中信息計(jì)算，乙醇多，乙酸反應(yīng)完全，算出理論上．生成乙酸乙酯的質(zhì)量，再計(jì)算產(chǎn)率．

解答 解：（1）題中信息濃硫酸與乙醇生成酯類物質(zhì)，即類似于酯化反應(yīng)，根據(jù)酯化反應(yīng)斷鍵規(guī)律：酸的羥基與醇羥基上的氫原子結(jié)合生成水，得濃硫酸與乙醇生成硫酸乙二酯的化學(xué)方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O．故答案為：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O；（2）由（1）可得濃硫酸與乙醇反應(yīng)生成產(chǎn)物硫酸乙酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：C₂H₅OSO₂（OH），由題硫酸乙酯與乙酸生成乙酸乙酯，觀察可知硫酸乙酯中-SO₂（OH）基團(tuán)被乙酸中的CH₃CO-基團(tuán)取代，根據(jù)取代反應(yīng)的規(guī)律，可得硫酸乙酯與乙酸的反應(yīng)方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．故答案為：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄ （3）由題中的信息，硫酸在該反應(yīng)中做催化劑，通過改變反應(yīng)途徑參與了反應(yīng)，但反應(yīng)前后濃硫酸并未改變，所以CE正確．故答案為：C E；（4）乙酸乙醇均易揮發(fā)，所以為了防止反應(yīng)物揮發(fā)減少，開始小火加熱，乙酸與乙醇生成乙酸乙酯的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，為了使反應(yīng)充分，減少生成物促使反應(yīng)正向移動(dòng)，所以大火蒸發(fā)出產(chǎn)物乙酸乙酯．故答案為：開始小火加熱是為了減少乙酸特別是乙醇的揮發(fā)，后來大火加熱是為了及時(shí)蒸出乙酸乙酯使平衡不斷正移；
（5）從飽和碳酸鈉溶液中分離出的乙酸乙酯中含有少量乙醇與水的混合液，無水氯化鈣吸水，能除掉乙醇；乙酸乙酯在酸性堿性條件下易水解，五氧化二磷與水生成磷酸顯酸性，堿石灰中有氫氧化鈉，會(huì)使乙酸乙酯水解，所以ac錯(cuò)誤，選b．由方程式可知，n（乙酸）：n（乙醇）：n（乙酸乙酯）=1：1：1，由題計(jì)算：m（乙酸）=2ml×1.05g/ml=2.1g，則n（乙酸）=2.1g÷60g/mol=0.035mol，m（乙醇）=3ml×0.79g/ml=2.37g，則n（乙醇）=2.37g÷46g/mol=0.05mol，n（乙醇）：n（乙酸）=0.05：0.035＞1：1，說明乙醇過多，乙酸反應(yīng)完全，由乙酸計(jì)算乙酸乙酯，則理論上生成的乙酸乙酯也為0.035mol，質(zhì)量為0.035mol×88g/mol=3.08g，實(shí)際生成的乙酸乙酯質(zhì)量為2ml×0.9g/ml=1.8g，故乙酸乙酯的產(chǎn)率為1.8÷3.08×100%≈5≈58.4%．故答案為：乙醇；b；58.4%

點(diǎn)評(píng) 本題考查乙酸乙酯等制備，催化劑在反應(yīng)中的用途，物質(zhì)的分離提純，化學(xué)原理的運(yùn)用以及產(chǎn)率的計(jì)算，考生需要將已有的一些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際情況中，計(jì)算不能出錯(cuò)．