Question

6．实验室制备乙酸乙酯，是将3mL乙醇加入一支试管中，然后边振荡试管，边慢慢加入2mL浓H₂SO₄和2mL乙酸，按如图连接好装置，在酒精灯上加热．观察现象．
I．原理 （1）浓硫酸（ ）溶于乙醇中并不是简单的物理溶解而是伴随着化学反应，生成了硫酸乙酯（）和硫酸二乙酯（ ）．
请写出浓硫酸与乙醇反应生成硫酸二乙酯的化学方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂SO₂+2H₂O．
（2）生成的硫酸乙酯，硫酸二乙酯遇乙酸在加热的条件下发生酸解生成乙酸乙酯．
请写出硫酸乙酯与乙酸反应的化学方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．
（3）根据以上信息结合平时所学，判断下列说法正确的是CE
A．催化剂不参加化学反应
B．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质可能改变
C．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质不变
D．催化剂不但可以改变反应速率也可以改变可逆反应进行的程度
E．催化剂是通过改变化学反应途径进而改变活化能，从而改变化学反应速率的
（4）实验过程中先用小火，一段时间以后，又改用大火加热原因是：开始小火加热是为了减少乙酸特别是乙醇的挥发，后来大火加热是为了及时蒸出乙酸乙酯使平衡不断正移．
（5）在右边试管中收集乙酸乙酯，用分液方法可以将乙酸乙酯分离出来．分离出来的乙酸乙酯一般用氯化钙除去其中的乙醇（填名称）杂质，再用b  （a．P₂O₅  b．无水Na₂SO₄  c．碱石灰 d．NaOH）干燥剂对其进行干燥．最后得乙酸乙酯2mL．计算乙酸乙酯的产率58.4%[已知乙醇密度：0.79（g•cm^-3）；乙酸密度：1.05（g•cm^-3）；乙酸乙酯密度：0.90（g•cm^-3）]．

Answer 1

分析 （1）乙醇与浓硫酸生成酯，即类似于酯化反应，根据酯化反应的断键规律得乙醇与浓硫酸反应生成硫酸乙二酯的化学方程式；（2）根据酯化反应的规律可得硫酸乙酯的结构式，硫酸乙酯与酸反应生成乙酸乙酯，观察硫酸乙酯与乙酸乙酯的结构，满足取代反应的规律，得化学方程式；（3）结合信息，浓硫酸通过改变反应途径参与了该反应；（4）乙酸乙醇极易挥发，产物的减少不利于反应进行，需小火防止其挥发，为了使反应充分进行，大火蒸发出产物有利于平衡正向移动；（5）分离出来的乙酸乙酯中混有少量乙醇和水的混合液，氯化钙可以吸水，除乙醇，再用无水硫酸钠干燥；由题中信息计算，乙醇多，乙酸反应完全，算出理论上．生成乙酸乙酯的质量，再计算产率．

解答 解：（1）题中信息浓硫酸与乙醇生成酯类物质，即类似于酯化反应，根据酯化反应断键规律：酸的羟基与醇羟基上的氢原子结合生成水，得浓硫酸与乙醇生成硫酸乙二酯的化学方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O．故答案为：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O；（2）由（1）可得浓硫酸与乙醇反应生成产物硫酸乙酯的结构简式为：C₂H₅OSO₂（OH），由题硫酸乙酯与乙酸生成乙酸乙酯，观察可知硫酸乙酯中-SO₂（OH）基团被乙酸中的CH₃CO-基团取代，根据取代反应的规律，可得硫酸乙酯与乙酸的反应方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．故答案为：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄ （3）由题中的信息，硫酸在该反应中做催化剂，通过改变反应途径参与了反应，但反应前后浓硫酸并未改变，所以CE正确．故答案为：C E；（4）乙酸乙醇均易挥发，所以为了防止反应物挥发减少，开始小火加热，乙酸与乙醇生成乙酸乙酯的反应是一个可逆反应，为了使反应充分，减少生成物促使反应正向移动，所以大火蒸发出产物乙酸乙酯．故答案为：开始小火加热是为了减少乙酸特别是乙醇的挥发，后来大火加热是为了及时蒸出乙酸乙酯使平衡不断正移；
（5）从饱和碳酸钠溶液中分离出的乙酸乙酯中含有少量乙醇与水的混合液，无水氯化钙吸水，能除掉乙醇；乙酸乙酯在酸性碱性条件下易水解，五氧化二磷与水生成磷酸显酸性，碱石灰中有氢氧化钠，会使乙酸乙酯水解，所以ac错误，选b．由方程式可知，n（乙酸）：n（乙醇）：n（乙酸乙酯）=1：1：1，由题计算：m（乙酸）=2ml×1.05g/ml=2.1g，则n（乙酸）=2.1g÷60g/mol=0.035mol，m（乙醇）=3ml×0.79g/ml=2.37g，则n（乙醇）=2.37g÷46g/mol=0.05mol，n（乙醇）：n（乙酸）=0.05：0.035＞1：1，说明乙醇过多，乙酸反应完全，由乙酸计算乙酸乙酯，则理论上生成的乙酸乙酯也为0.035mol，质量为0.035mol×88g/mol=3.08g，实际生成的乙酸乙酯质量为2ml×0.9g/ml=1.8g，故乙酸乙酯的产率为1.8÷3.08×100%≈5≈58.4%．故答案为：乙醇；b；58.4%

点评 本题考查乙酸乙酯等制备，催化剂在反应中的用途，物质的分离提纯，化学原理的运用以及产率的计算，考生需要将已有的一些知识运用到实际情况中，计算不能出错．