Question

（2009?成都一模）某兴趣小组利用如图装置，取不同浓度的硫酸与 3mL 无水乙醇和 2mL 冰醋酸分别进行制取乙酸乙酯的研究．
（1）A 试管内生成乙酸乙酯的化学反应方程式为：

CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O

；
（2）导气管 B 的管口没有插入饱和碳酸钠液面以下，原因是

防止碳酸钠液体倒吸，便于乙酸乙酯流出

；
（3）兴趣小组记录的实验现象和结果如表：

组序号	催化剂	反应现象	C中饱和碳酸钠溶液中酯层高度
①	2mL98%浓硫酸	20秒时溶液出现棕色，随反应进行，溶液颜色逐渐加深，最后成黑色；酯层无气泡．	2.10cm
②	2mL14mol?L-1硫酸	反应后溶液颜色呈棕色，酯层与饱和碳酸钠溶液界面清晰，无气泡．	2.14cm
③	2mL10mol?L-1硫酸	反应后溶液颜色呈无色，酯层与饱和碳酸钠溶液界面清晰，无气泡．	2.16cm
④	2mL7mol?L-1硫酸	反应后溶液颜色呈无色，酯层与饱和碳酸钠溶液有气泡．	2.00cm

Ⅰ．第 ①组实验中，试管内溶液颜色随反应进行逐渐加深，最后变成黑色的原因是：

98%的浓硫酸具有强氧化性，使部分反应物炭化

；若同时有刺激性气味的气体产生，则可能发生的化学反应方程式是：

CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（浓）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑

．
Ⅱ．试管 C 的酯层中没有乙酸的实验组是（填组序号

①②③

；从实验结果分析，选用催化剂的最佳浓度是

10 mol?L^-1

．
（4）写出C₄H₈O₂的所有酯类的同分异构体的结构简式

HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃

．

Answer 1

分析：（1）乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为可逆反应；
（2）试管受热不均，导管伸入液面下可能发生倒吸；
（3）Ⅰ．98%的浓硫酸具有强氧化性，能氧化乙醇；
Ⅱ．根据酯层无气泡现象进行解答；根据①②③④组实验对照选用催化剂的最佳浓度；
（4）C₄H₈O₂属于酯类的同分异构体，为饱和一元酯，讨论羧酸与醇中碳原子数目，再确定羧酸与醇的同分异构体；

解答：解：（1）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为可逆反应，故答案为：CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）试管A受热不均，试管C中的导管伸入液面下可能发生倒吸，导管要插在饱和碳酸钠溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止碳酸钠液体倒吸，便于乙酸乙酯流出，
故答案为：防止碳酸钠液体倒吸，便于乙酸乙酯流出；
（3）Ⅰ．根据第①组实验中，试管内溶液颜色随反应进行逐渐加深，最后变成黑色，黑色为碳，为98%的浓硫酸具有强氧化性，氧化乙醇所致，若同时有刺激性气味的气体产生为二氧化硫，CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（浓）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑，
故答案为：CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（浓）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑；
Ⅱ．反应物中乙酸的沸点较低易挥发，乙酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，试管C的酯层中无气泡说明没有乙酸，①②③实验组符合条件，从实验结果分析，③反应后溶液颜色呈无色说明无碳生成，酯层与饱和碳酸钠溶液界面清晰说明有乙酸乙酯生成，无气泡，说明无乙酸，所以选用催化剂的最佳浓度是10 mol?L^-1，
故答案为：①②③；10 mol?L^-1；
（4）C₄H₈O₂属于酯类的同分异构体，为饱和一元酯，为甲酸与丙醇形成的酯，丙醇为1个-OH取代丙烷中的H原子，丙烷分子中有2种H原子，形成的丙醇有2种，形成的酯有2种，结构简式为HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂
；乙酸与乙醇形成的酯，结构简式为CH₃COOCH₂CH₃；丙酸与甲醇形成的酯，结构简式为CH₃CH₂COOCH₃，所以C₄H₈O₂属于酯类的同分异构体共有4种，分别为：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃，
故答案为：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃；

点评：本题考查乙酸乙酯的制备，注意饱和碳酸钠溶液的作用以及酯化反应的机理以及酯类的同分异构体书写方法是解答的关键，题目难度中等．