Question

1．乙酸是一种重要的有机原料，在化工生产和生活中有广泛的用途．某小组组装下列装置如图1由乙醇、冰醋酸和浓硫酸为原料制备乙酸乙酯，回答下列问题．

（1）仪器A的名称是圆底烧瓶．往仪器A中加入原料的正确顺序及操作是先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加冰醋酸．
（2）在仪器A中生成乙酸乙酯的化学反应方程式为CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O．
（3）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有乙醇过量、及时分离出乙酸乙酯等．
（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子（H⁺ ）液体可用作该反应的催化剂，且能重复使用．实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）

同一反应时间			同一反应温度
反应温度/℃	转化率 （%）	选择性（%）*	反应时间/h	转化率（%）	选择性 （%）*
40	77.8	100	2	80.2	100
60	92.3	100	3	87.8	100
80	92.6	100	4	92.3	100
120	94.5	98.7	6	93.0	100
*选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水

根据表中数据，下列C（填字母）为该反应的最佳条件．
A．120℃，4h     B．80℃，2h    C．60℃，4h    D．40℃，3h
（5）常温下，将20mL 0.10mol•L^-1 CH₃COOH溶液和20mL 10mol•L^-1 HSCN溶液分别与20mL 0.10mol•L^-1 NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图如图2所示，由图分析：反应初始阶段，两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是HSCN的酸性比CH₃COOH强，其溶液中c（H⁺）较大，故其溶液与NaHCO₃溶液的反应速率快，反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（6）设计一个简单的实验证明醋酸是弱酸．

Answer 1

分析 （1）根据仪器的特点确定名称；浓硫酸密度大，应将浓硫酸加入到乙醇中，以防酸液飞溅，乙酸易挥发，冷却后再加入乙酸；
（2）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，该反应生成乙酸乙酯和水，且为可逆反应；
（3）该反应生成乙酸乙酯和水，且为可逆反应，欲提高乙酸的转化率，应改变条件使平衡正向进行分析，两种反应物增大一种量灰提高另一种的转化率，减少生成物浓度促进平衡正向进行；
（4）根据表中数据分析温度转化率的影响，选择最佳的温度和反应时间；
（5）由生成二氧化碳的曲线斜率可知HSCN反应较快，则可知HSCN中中c（H⁺）较大，说明HSCN酸性较强，再利用盐类水解的规律来分析离子浓度的关系；
（6）根据醋酸的电离平衡移动的影响因素来回答判断即可，若加入的物质影响醋酸离子的浓度，同时还会引起氢离子的浓度变化，则说明存在电离平衡，醋酸是弱酸．

解答 解：（1）仪器A的名称是圆底烧瓶，为防止酸液飞溅，应将密度大的液体加入到密度小的液体中，乙酸易挥发，冷却后再加入乙酸，
故答案为：圆底烧瓶；先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加冰醋酸；
（2）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，化学方程式为：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
故答案为：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
（3）CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O反应是可逆反应，欲提高乙酸的转化率可以增加乙醇的量，平衡正向进行，乙酸转化率增大，也可以分离出乙酸乙酯，促进平衡正向进行，增大乙酸的转化率等，
故答案为：乙醇过量、及时分离出乙酸乙酯等；
（4）由表格中的同一反应时间来看，60℃时反应的转化率已经较高，且选择性为100%，同一温度时反应时间选择4小时转化率较高，
故选C；
（5）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN的，即在相同浓度的情况下HSCN溶液中H⁺的浓度大于CH₃COOH溶液中H⁺的浓度，浓度越大反应速率越快；又酸越弱，反应生成的相应的钠盐越易水解，即c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），
故答案为：HSCN的酸性比CH₃COOH强，其溶液中c（H⁺）较大，故其溶液与NaHCO₃溶液的反应速率快；＜；
（6）在醋酸溶液中滴加石蕊试液，溶液变红色，证明醋酸能电离出H⁺；在上述溶液中加入少量的CH₃COONH₄晶体，振荡溶液，溶液颜色变浅，说明c（H⁺）变小，证明醋酸溶液中存在CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺的电离平衡．（注意：用CH₃COONH₄晶体而不是用CH₃COONa晶体，是因为CH₃COONH₄在溶液中呈中性，故选择之）．
答：在醋酸溶液中滴加石蕊试液，溶液变红色，证明醋酸能电离出H⁺；在上述溶液中加入少量的CH₃COONH₄晶体，振荡溶液，溶液颜色变浅，说明c（H⁺）变小，证明醋酸溶液中存在电离平衡，醋酸是弱酸．

点评 本题考查了乙酸乙酯的制备方法、可逆反应特点，题目难度中等，注意掌握乙酸乙酯的反应原理及制备方法，明确可逆反应特点，浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、长导管在酯化反应中的作用为考查的热点，要求学生熟练掌握．