Question

16．在苹果、香蕉等水果的果香中存在着乙酸正丁酯．某化学课外兴趣小组欲以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯．实验步骤如下：
（一）乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入13.5mL（0.15mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石．按图1所示安装 带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口．
②打开冷凝水，圆底烧瓶在石棉网上用小火加热．在反应过程中，通过分水器下部的旋塞不断分出生成的水，注意保持分水器中水层液面原来的高度，使油层尽量回到圆底烧瓶中．反应达到终点后，停止加热，记录分出的水的体积．
（二）产品的精制
③将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL的水洗涤．有机层继续用10mL10% Na₂CO₃溶液洗涤至中性，再用10mL的水洗涤，最后将有机层转移至锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥．
④将干燥后的乙酸正丁酯滤入50mL烧瓶中，常压蒸馏，收集124℃～126℃的馏分，得11.6g产品．
（1）写出该制备反应的化学方程式CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O．
（2）冷水应该从冷凝管a（填“a”或“b”）管口通入．
（3）步骤②中不断从分水器下部分出生成的水的目的是使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率．
步骤②中判断反应终点的依据是分水器中的水层不再增加时，视为反应的终点．
（4）产品的精制过程步骤③中，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇．两次洗涤完成后将有机层从分液漏斗的上口置入锥形瓶中．
（5）下列关于分液漏斗的使用叙述正确的是D．
A．分液漏斗使用前必须要检漏，只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B．装液时，分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的$\frac{2}{3}$
C．萃取振荡操作应如图2所示
D．放出液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
（6）通过计算，乙酸正丁酯的产率为80%．

Answer 1

分析 （1）乙酸和正丁醇在浓硫酸作用下发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水；
（2）冷凝时，应尽量使冷凝水充满冷凝管，以充分冷凝；
（3）酯化反应为可逆反应，分离出生成物有利于平衡正向移动，当反应物、生成物的浓度、物质的量等不再改变时达到平衡状态；
（4）乙酸正丁酯制备过程中正丁醇、乙酸挥发混在乙酸正丁酯中，碳酸钠溶液是为了洗去正丁醇、乙酸；有机层密度小于水在上层；
（5）A、分液漏斗带有带有玻璃塞和活塞，用来分离互不相溶的液体，使用前必须应检漏；
B、液体体积不能超出容器容积的三分之一；
C、分液时用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，此为振荡；
D、要使液体顺利留下，应使分液漏斗内外大气相通；
（6）产率=$\frac{实际量}{理论量}$×100%计算得到．

解答 解：（1）乙酸与正丁醇反应时酸脱羟基，醇脱水，生成乙酸正丁酯和水，其反应方程式：CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O，故答案为：CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O；
（2）冷却装置水冷需要逆流，所以水从a进，b出，
故答案为：a；
（3）酯化反应为可逆反应，分离出生成物有利于平衡正向移动，当反应物、生成物的浓度、物质的量等不再改变时达到平衡状态，则分水器中的水层不再增加时，视为反应的终点，
故答案为：使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率；分水器中的水层不再增加时，视为反应的终点；
（4）分水器分出的酯层混有乙酸、正丁醇的反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL10%Na₂CO₃洗涤除去乙酸及少量的正丁醇；洗涤完成后将有机层在上层，从分液漏斗的上口端倒出到锥形瓶，
故答案为：除去乙酸及少量的正丁醇；上口；
（5）A、分液漏斗带有带有玻璃塞和活塞，用来分离互不相溶的液体，使用前必须应检漏，检查塞处和瓶口处，故A错误；
B、装液时，分液漏半中液体的总体积不得超过其容器的三分之一，故B错误；
C、分液时用右手压住分液漏斗口部，左手握住活塞部分，故C错误；
D、使分液漏斗上的小孔与大气相通，才能使内外压强一致，液体才能流出，故D正确；
故选D；
（6）根据反应CH₃COOH+HO（CH₂）₃CH₃ $?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COO（CH₂）₃CH₃+H₂O，则理论上应生成酯为0.125mol，实际生成11.6g，所以乙酸正丁酯的产率为$\frac{11.6g}{0.125mol×116g/mol}$×100%=80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查了物质制备的实验过程分析和实验操作设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验能力的考查，物质分离的试剂选择和作用理解，实验化学来源于常规实验和基本操作的综合应用，题目难度中等．