Question

实验室制备乙酸乙酯的反应和实验装置如下：
CH₃COOH + C₂H₅OH CH₃COOC₂H₅ + H₂O
投料   1 ：    1        产率     65%
1 ：   10                  97%
(在120 ℃下测定)

已知：相关物理性质(常温常压)

	密度g/mL	熔点/℃	沸点/℃	水溶性
乙醇	0.79	-114	78	溶
乙酸	1.049	16.2	~117	溶
乙酸乙酯	0.902	?84	~76.5	不溶

 
合成反应：
在三颈瓶中加入乙醇5 mL，硫酸5 mL，2小片碎瓷片。漏斗加入乙酸14.3 mL ，乙醇20 mL。冷凝管中通入冷却水后，开始缓慢加热，控制滴加速度等于蒸馏速度，反应温度不超过120 ℃。
分离提纯：
将反应粗产物倒入分液漏斗中，依次用少量饱和的Na₂CO₃溶液、饱和NaCl溶液、饱和CaCl₂溶液洗涤，分离后加入无水碳酸钾，静置一段时间后弃去碳酸钾。最终通过蒸馏得到纯净的乙酸乙酯。
回答下列问题：
（1）酯化反应的机制
用乙醇羟基氧示踪

用醋酸羟基氧示踪

含氧18水占到总水量的一半，酯也一样。这个实验推翻了酯化反应为简单的取代反应。请你设想酯化反应的机制                                                。
（2）酯化反应是一个可逆的反应，120 ℃时，平衡常数K=                  。
为了使正反应有利，通常采用的手段是：
①使原料之一过量。谁过量 ？
无水乙醇3600元/吨，冰醋酸2900元/吨。每摩乙醇    元，每摩冰醋酸     元。
②不断移走产物[例如除水，乙酸乙酯、乙醇、水可形成三元恒沸物(沸点：70.2 ℃)，乙酸不能形成三元恒沸物]。综上所述选择             过量。
（3）加入碎瓷片的作用是________；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是________(填正确答案标号)。
A．立即补加    B．冷却后补加     C．不需补加      D．重新配料
（4）浓硫酸与乙醇如何混合？                                                。
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸馏速度目的是？                   。
（6）蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？                                   。
饱和的Na₂CO₃溶液洗涤除去乙酸。如何判断是否除净？                           。
用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na₂CO₃溶液，为什么不用水？                    。
用饱和CaCl₂溶液直接洗涤起什么作用：                                         。

Answer 1

（1）先加成反应生成后消去失水，失水有两种可能分别生成和    (2分)
（2）(2分) ① 0.1656 (1分) 0.174 (1分)
②乙醇 (1分)
（3）防暴沸 (1分)   B (1分)
（4）先加入乙醇后加入硫酸，边振荡加滴加。(1分)
（5）保证乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的转化率。(1分)
（6）乙醚、乙酸、乙醇和水(1分)    pH试纸检验不显酸性(1分)
减少乙酸乙酯溶解(1分)        除去少量的乙醇(1分)

解析试题分析：（1）用醋酸羟基氧示踪

将C—O单键变C=O的是消去反应。而含氧18水占到总水量的一半，酯也一样。说明是同一个碳原子上存在—OH和—¹⁸OH两个羟基。酯化反应的机制为先加成反应生成后消去失水，失水有两种可能分别生成和 。
（2）酯化反应是一个可逆的反应，120 ℃时，平衡常数。
①因无水乙醇3600元/吨，每摩乙醇 =0.1656元；
冰醋酸2900元/吨。每摩冰醋酸=0.174元。
使原料之一过量，应为价格低廉的乙醇。
（3）加入碎瓷片的作用是防暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，反应液的温度过高，应该采取的正确操作是冷却后补加。
（4）浓硫酸与乙醇混合属于浓硫酸的稀释，先加入乙醇后加入硫酸，边振荡加滴加。
（5）控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸馏速度目的是保证乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的转化率。
（6）根据乙酸、乙醇之间和乙醇本身的反应，蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有乙醚、乙酸、乙醇和水。
饱和的Na₂CO₃溶液洗涤除去乙酸。pH试纸检验不显酸性判断已经除净乙酸。用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na₂CO₃溶液，是微粒减少乙酸乙酯溶解。用饱和CaCl₂溶液直接洗涤可以除去少量的乙醇。
考点：化学实验设计。考查反应物的混合方法及其计量与转化率的关系；产品杂质的确定与提纯方法。