Question

19．乙酸丁酯是重要的化工原料，具有水果香味．实验室制备乙酸丁酯的反应、装置示意图和有关信息如下：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$ CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

	乙酸	正丁醇	乙酸丁酯
熔点/℃	16.6	-89.5	-73.5
沸点/℃	117.9	117	126.0
密度/g•cm-3	1.1	0.80	0.88

（1）乙酸丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入沸石，加入12.0mL正丁醇和16.0mL冰醋酸（过量），再加3～4滴浓硫酸．然后再安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、冷凝管，然后小火加热．将烧瓶中反应后的混合物冷却与分水器的酯层合并．装置中冷水应从b（填“a”或“b”）口通入；通过分水器不断分离除去反应生成的水的目的是分离生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率．
（2）乙酸丁酯的精制
将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗、②蒸馏、③用无水MgSO₄干燥、④用10%碳酸钠洗涤．
①正确的操作步骤是C（填标号）．
A．①②③④B．③①④②C．④①③②D．③④①②
②在乙酸丁酯的精制中，用10%碳酸钠洗涤的主要目的是除去产品中含有的乙酸、硫酸等杂质．
③在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后d（填标号）．
a．直接将乙酸丁酯从分液漏斗的上口倒出
b．直接将乙酸丁酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸丁酯从下口放出
d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸丁酯从上口倒出
（3）计算产率
测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成的水体积为1.8mL，假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有损失，且忽略副反应，乙酸丁酯的产率为77.1%．

Answer 1

分析 （1）冷凝管冷却时，采用逆流冷却的效果好；生成乙酸丁酯的反应为可逆反应，生成物有水，分离生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率；
（2）①根据各物质的溶解性及性质进行排序；
②乙酸丁酯不溶于饱和碳酸钠溶液，乙酸与碳酸钠反应而被吸收，硫酸与碳酸钠反应；
③根据乙酸异戊酯的密度及正确的分液操作方法进行解答；
（3）实验过程中收集124℃-126℃的馏分，称得质量为7.0g为实际得到乙酸正丁酯的质量，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）冷凝管冷却时，采用逆流冷却的效果好，所以冷水从b进，生成乙酸丁酯的反应为可逆反应，生成物有水，分离生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率，所以要通过分水器不断分离除去反应生成的水，
故答案为：b；分离生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率；
（2）①因为正丁醇和乙酸都具有挥发性，所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸，第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸；第二步用10%碳酸钠洗涤除去乙酸；第三步用水洗涤除去碳酸钠溶液；第四步用无水硫酸镁干燥除去水；第五步蒸馏，制得较纯净的酯，
故选C；
②制备乙酸丁酯时常用饱和碳酸钠溶液，目的是中和挥发出来的乙酸，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸丁酯的香味，溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸丁酯在水中的溶解度，便于分层得到酯，
故答案为：除去产品中含有的乙酸、硫酸等杂质；
③由于酯的密度比水小，二者互不相溶，因此水在下层，酯在上层；分液时，要先将水层从分液漏斗的下口放出，待到两层液体界面时关闭分液漏斗的活塞，再将乙酸异戊酯从上口放出，所以正确的为d，
故选d；
（3）12.0mL正丁醇的质量为12.0mL×0.8g/mL=9.6g，设12.0mL正丁醇理论上生成酯物质的量为x，
根据反应CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
                                       74g                                                     116g         18g
                                       9.6g                                                      xg

$\frac{74g}{9.6g}=\frac{116g}{xg}$，
x=15.05g，当反应生成的水体积为1.8mL即为1.8g时，实际产量为11.6g，所以产率=$\frac{11.6g}{15.05g}$×100%=77.1%，
故答案为：77.1%．

点评 本题考查了乙酸正丁酯的制取方法，侧重考查了灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的实验能力，和严禁的逻辑思维能力，注意实验化学来源于常规实验和基本操作的综合应用，题目难度不大．