题目内容
16．某工厂废液经测定得知主要含有乙醇，其中还溶有丙酮、乙酸和乙酸乙酯．根据各物质的性质（如下表），确定通过下列步骤回收乙醇和乙酸．| 物质 | 丙酮 | 乙酸乙酯 | 乙醇 | 乙酸 |
| 沸点（℃） | 56.2 | 77.06 | 78 | 117.9 |
①向废液中加入烧碱溶液，调整溶液的pH=10
②将混合液放入蒸馏器中缓缓加热
③收集温度在75～85℃时的馏出物
④冷却后向蒸馏烧瓶中加浓硫酸（过量），然后再进行蒸馏，回收馏出物
请回答下列问题：
（1）加入烧碱使溶液的pH=10的目的是（用化学方程式表示）CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH；
（2）在75～85℃时馏出物的主要成份是乙醇（填物质名称）；
（3）在步骤④中，加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化为乙酸；
（4）当最后蒸馏的温度控制在85～125℃一段时间后，馏出物的主要成份是乙酸（填名称）．
分析 加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇，残液中主要含乙酸钠溶液，冷却后向其中加浓硫酸（过量），将乙酸钠转化成乙酸，再蒸馏收集乙酸，
（1）加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离，与乙酸反应产生乙酸钠，与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠；
（2）根据以上分析及乙醇的沸点78℃分析；
（3）在步骤④中，加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸；
（4）根据乙酸的沸点117.9℃分析．
解答 解：加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离出乙醇，残液中主要含乙酸钠溶液，冷却后向其中加浓硫酸（过量），将乙酸钠转化成乙酸，再蒸馏收集乙酸；
（1）加入烧碱使溶液的pH=10将与乙醇沸点相近的乙酸和乙酸乙酯转化成乙酸钠而蒸馏分离，与乙酸反应产生乙酸钠，与乙酸乙酯反应生成乙醇和乙酸钠，反应方程式为：CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH，
故答案为：CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O、CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+CH3CH2OH；
（2）根据以上分析及乙醇的沸点78℃，所以在70～85℃时馏出物的主要成份是乙醇，故答案为：乙醇；
（3）据以上分析，在步骤④中，加入过量浓硫酸的目的是将乙酸钠转化成乙酸，发生2CH3COONa+H2SO4=Na2SO4+2CH3COOH，
故答案为：将乙酸钠转化为乙酸；
（4）根据以上分析，乙酸的沸点117.9℃，馏出物的主要成份是乙酸，故答案为：乙酸．
点评 本题考查了制备方案的设计，题目难度不大，明确酯化反应原理为解答关键，注意掌握酯化反应中浓硫酸、饱和碳酸钠溶液溶液的作用，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．
考前必练系列答案
如图，在左试管中先加入2mL95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入3mL浓硫酸，再加入2mL乙酸，充分摇匀．在右试管中加入5mL饱和Na2CO3溶液．按图连接好装置，用酒精灯对左试管小火加热3～5min后，改用大火加热，当观察到右试管中有明显现象时停止实验．
某课外小组设计的实验室制取乙酸乙酯的装置如图所示，A中放有浓硫酸，B中放有乙醇、无水醋酸钠，D中放有饱和碳酸钠溶液．已知：
①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl2•6C2H5OH
②有关有机物的沸点：
| 试剂 | 乙醇 | 乙酸 | 乙酸乙酯 |
| 沸点/℃ | 78.5 | 118 | 77.1 |
（1）浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂，请用同位素18O示踪法确定该反应原理，写出能表示18O在反应前后位置变化的化学方程式：CH3COOH+CH3CH218OH
CH3CO18OC2H5+H2O．（2）球形干燥管C的作用是防止倒吸、冷凝．
（3）从D中分离出的乙酸乙酯中常含有一定量的乙醇、和水，应先加入无水氯化钙，分离出乙醇，再加入（此空从下列选项中选择）C，然后进行蒸馏，收集77℃左右的馏分，以得到较纯净的乙酸乙酯．
A．五氧化二磷 B．碱石灰 C．无水硫酸钠 D．生石灰．
| 物质 | 熔点（℃） | 沸点（℃） | 密度（g•cm-3） |
| 乙醇 | -117.3 | 78.5 | 0.79 |
| 乙酸 | 16.6 | 117.9 | 1.05 |
| 乙酸乙酯 | -83.6 | 77.5 | 0.90 |
| 浓硫酸 | - | 338.0 | 1.84 |
①在30mL的大试管A中按体积比2：3：3配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液．
②按图甲连接好装置（装置气密性良好），用小火均匀加热装有混合液的大试管5～10min．
③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤出试管B并用力振荡，然后静置待分层．
④分离出乙酸乙酯层，洗涤、干燥．
请根据题目要求回答下列问题：
（1）配制该混合液的主要操作步骤为在一个30mL的大试管中注入3mL乙醇，再分别缓缓加入2mL浓硫酸、3mL乙酸（乙醇和浓硫酸的加入顺序不可互换），边加边振荡试管使之混合均匀；
（2）步骤②中需要小火均匀加热，其主要原因是反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物随产物蒸出而大量损失，而且温度过高可能发生更多的副反应；
（3）指出步骤③所观察到的现象：试管B中的液体分成上下两层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅．
分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤主要除去碳酸钠和乙醇（填名称）杂质；为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为B（填选项字母）．
A．P2O5 B．无水Na2SO4
C．碱石灰 D．NaOH固体
（4）某化学课外小组设计了如图乙所示的制取乙酸乙酯的装置（图中的部分装置略去），与图甲装置相比，图乙装置的主要优点有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增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液，以提高乙酸乙酯的产量；③增加了冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯．
| A． | 该反应为可逆反应，不可能进行到底，即乙醇的转化率一定达不到100% | |
| B． | 乙酸挥发，导致其量减少，乙醇过量，不能充分转化为乙酸乙酯 | |
| C． | 产物不稳定，易被氧化为其他物质而影响乙醇的转化率 | |
| D． | 馏出物导入饱和碳酸钠溶液液面上，有较多的乙酸乙酯溶解于水溶液中 |
乙酸乙酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于化学工业．某学生在实验室利用如图的实验装置制备乙酸乙酯并研究其反应条件．| 物质 | 沸点/°C | 密度/g?cm-3 |
| 乙醇 | 78.0 | 0.79 |
| 乙酸 | 117.9 | 1.05 |
| 乙酸乙酯 | 77.5 | 0.90 |
| 异戊醇 | 131 | 0.8123 |
| 乙酸异戊酯 | 142 | 0.8670 |
①配制反应混合液：2mL浓H2SO4、3mL乙醇、2mL乙酸
②按图连接实验装置并检验气密性
③分别在试管1、试管2中加入反应液
④用酒精灯微热3min，再加热使之微微沸腾3min
⑤分离提纯乙酸乙酯
（1）在试管1中加入物质分别是：碎瓷片（按着加入的先后顺序写出名称），乙醇过量的目的是：提高乙酸的转化率；
（2）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{[C{H}_{3}COOC{H}_{2}C{H}_{3}][{H}_{2}O]}{[CH{\;}_{3}COOH][C{H}_{{\;}_{3}}C{H}_{2}OH]}$；
（3）试管Ⅱ中所盛试剂为饱和碳酸钠溶液，欲将其物质分离使用的仪器为分液漏斗，在充分振荡的过程中，发生的反应为2CH3COOH+Na2CO3═2CH3COONa+CO2↑+H2O；
（4）为证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用右图所示装置进行了以下四个实验，实验结束后充分振荡试管Ⅱ再测有机层的厚度，实验记录如下：
| 实验编号 | 试管Ⅰ中的试剂 | 测得有机层的厚度/cm |
| A | 2mL乙醇、2mL乙酸、1mL 18mol/L浓硫酸 | 5.0 |
| B | 3mL乙醇、2mL乙酸 | 0.1 |
| C | 3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol/L硫酸 | 1.2 |
| D | 3mL乙醇、2mL乙酸、盐酸 | 1.2 |
②分析实验A、C（填实验编号）的数据，可以推测出浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率．浓硫酸的吸水性能够提高乙酸乙酯产率的原因是浓硫酸可以吸收酯化反应中生成的水，降低了生成物浓度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动；
③加热有利于提高乙酸乙酯的产率，但实验发现温度过高乙酸乙酯的产率反而降低，可能的原因是大量乙酸、乙醇未经反应就脱离反应体系；温度过高发生其他反应；
（5）若利用该装置制备乙酸异戊酯，产物将主要在装置中的得到，那么产率会低（“较高”或“偏低”）．
