Question

19．某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图1所示，A中放有浓硫酸，B中放有乙醇（含¹⁸0）、无水醋酸钠，D中放有含有酚酞饱和碳酸钠溶液．

已知①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅0H
②有关有机物的沸点：

试剂	乙醚	乙醇	乙酸	乙酸乙酯
沸点/℃	34.7	78.5	118	77.1

请回答：
（1）浓硫酸的作用是制乙酸、催化剂、吸水剂；若用同位素¹⁸0示踪法确定反应产物水分子中氧原子的提供者，写出能表示¹⁸0位置的化学方程式：CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O．
（2）球形干燥管C的作用是防止倒吸、冷凝．反应结束后D中的现象是溶液分层，上层无色油体液体，下层溶液颜色变浅．
（3）上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是中和乙酸并吸收乙醇，减少乙酸乙酯的溶解．
（4）欲从D中得到乙酸乙酯的分离方法是分液；从D中分离出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、乙醚和水，应先加入无水氯化钙，分离出乙醇；
（5）某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置（图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去），与图1装置相比，此装置的主要优点有：（请写出两点）：①增加了温度计，便于控制发生装置中反应液的温度，减少副产物的发生；②增加了冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯．

Answer 1

分析 （1）乙酸与乙醇在浓硫酸作催化剂、加热的条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯，该反应为可逆反应，浓硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移动；
羧酸与醇发生的酯化反应中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互结合生成水；
（2）圆底烧瓶受热不均，球形干燥管的管口伸入液面下可能发生倒吸，同时起冷凝作用；
醇与乙酸都易挥发，制备的乙酸乙酯含有乙醇与乙酸，通常用饱和碳酸钠溶液吸收乙酸乙酯，反应掉挥发出来的乙酸，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸乙酯的香味，溶解挥发出来的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层得到酯，故D中的溶液为饱和的碳酸钠溶液，碳酸根水解，溶液呈碱性，反应后溶液分层，上层无色油体液体，由于碳酸钠与乙酸反应，故下层溶液颜色变浅；
（3）用饱和碳酸钠溶液来收集酯的作用是：溶解掉乙醇，反应掉乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度；
（4）乙酸乙酯不溶于水，和饱和碳酸钠溶液分层；无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅0H；
（5）从该装置与传统制备装置的使用的仪器的不同进行分析；

解答 解：（1）乙酸与乙醇需浓硫酸作催化剂，该反应为可逆反应，浓硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙酯方向移动，由于反应加入的是乙酸钠，故浓硫酸还有制取乙酸的作用，故浓硫酸的作用为：制乙酸、催化剂、吸水剂；
羧酸与醇发生的酯化反应中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互结合生成水，其它基团相互结合生成酯，同时该反应可逆，反应的化学方程式为CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O；
故答案为：制乙酸、催化剂、吸水剂；CH₃COOH+CH₃CH₂¹⁸OHCH₃CO¹⁸OC₂H₅+H₂O；
（2）圆底烧瓶受热不均，球形干燥管的管口伸入液面下可能发生倒吸，球形干燥管体积大，可以防止倒吸，同时起冷凝作用；
碳酸钠水解呈碱性，乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，密度比水小，溶液分层，上层无色油体液体，乙酸和碳酸钠反应而使溶液红色变浅；
故答案为：防止倒吸、冷凝；溶液分层，上层无色油体液体，下层溶液颜色变浅；
（3）用饱和碳酸钠溶液来收集酯的作用是：溶解掉乙醇，反应掉乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度，故答案为：中和乙酸并吸收乙醇，减少乙酸乙酯的溶解；
（4）乙酸乙酯不溶于水，和饱和碳酸钠溶液分层，故可以用分液的方法来分离；无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl₂•6C₂H₅0H，故加入无水氯化钙，经过滤后能先分离出乙醇，故答案为：分液，乙醇；
（5）从该装置与传统制备装置的使用的仪器的不同进行分析，增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液的温度，根据反应的可逆性特点，增加反应物有利于平衡向正方向移动，提高乙酸乙酯的产量，增加了冷凝装置，有利于收集产物，
故答案为：①增加了温度计，便于控制发生装置中反应液的温度，减少副产物的发生；②增加了冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯．

点评 本题考查乙酸乙酯的制备与实验改进，难度中等，注意掌握乙酸乙酯的制取原理及装置选择，明确反应过程中浓硫酸、饱和碳酸钠溶液的作用．