Question

2．某研究性小组探究乙酸乙酯的反应机理，实验如下：
CH₃COOH+C₂H₅OH $?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH₃COOC₂H₅+H₂O
投料      1：1       CH₃COOH转化率     65%
1：10       CH₃COOH转化率     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5mL，硫酸5mL，2小片碎瓷片．漏斗加入乙酸14.3mL，乙醇20mL．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）酯化反应的机理
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理先加成反应生成后脱水，失水有两种可能分别生成．
（2）酯化反应是一个可逆的反应，120℃时，平衡常数K=3.45．
（3）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B（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？先向三颈烧瓶加入乙醇，再沿着瓶壁缓慢加入浓硫酸，边振荡边滴加．
（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）蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？乙醚、乙酸、乙醇和水．
饱和的Na₂CO₃溶液洗涤除去乙酸．如何判断是否除净？pH试纸检验不显酸性．
用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na₂CO₃溶液，为什么不用水？减少乙酸乙酯溶解．

Answer 1

分析 （1）乙酸分子中含有碳氧双键，酯化反应的历程可能是首先乙酸和乙醇发生加成反应，后消去生成酯；
（2）化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；
（3）液体加热要加碎瓷片，防止暴沸；忘记加瓷片，应该采取冷却后补加；
（4）从浓硫酸溶于水放热分析；
（5）乙酸乙酯的制备反应是可逆反应，为提高反应物的转化率和提高产率，通常采取增大某反应物的浓度或减小生产物的浓度的方法；
（6）根据该反应的特点以及发生的副反应解答；乙酸呈酸性，根据所得乙酸乙酯的酸性判断判断乙酸是否除净；用饱和NaCl溶液而不用水洗涤除去残留的Na₂CO₃溶液，减少乙酸乙酯溶解．

解答 解：（1）用醋酸羟基氧示踪含氧18水占到总水量的一半，酯也一样，说明酯化反应的历程可能是首先乙酸分子中含有碳氧双键打开发生加成反应，氧上连氢原子，碳上连乙氧基，生成，连在同一碳上的两个羟基不稳定，会脱水，脱水有两种情况，可能分别生成，
故答案为：先加成反应生成后脱失水，失水有两种可能分别生成；
（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，平衡常数只受温度影响，120℃时，取CH₃COOH与C₂H₅OH投料比为1：1，产率65%，则K=$\frac{C（CH{\;}_{3}COOC{\;}_{2}H{\;}_{5}）C（H{\;}_{2}O）}{C（C{H}_{3}COOH）C（C{\;}_{2}H{\;}_{5}OH）}$=$\frac{0.65×0.65}{0.35×0.35}$=3.45，
故答案为：3.45； 
（3）液体乙酸乙醇沸点低，加入沸石（碎瓷片），可以通过孔隙凝聚蒸汽，使成为气泡浮出，防止暴沸，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冷却后补加，
故答案为：B；
（4）为防止酸液飞溅，应将密度大的液体加入到密度小的液体中，应将浓硫酸加入到乙醇中，防止硫酸溶解时放出大量的热导致液体飞溅，
故答案为：先向三颈烧瓶加入乙醇，再沿着瓶壁缓慢加入浓硫酸，边振荡边滴加；
（5）通过分液漏斗中边滴加乙酸和乙醇混和液边加热蒸馏，可以不断增大乙酸和乙醇混和液的浓度，减小乙酸乙酯的浓度，有利于平衡向正反应方向移动，控制滴加乙酸和乙醇混和液的速度等于蒸馏速度目的保证乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的转化率，
故答案为：保证乙醇量是乙酸量10倍以上，提高乙酸的转化率；
（6）该反应为可逆反应，同时有副反应2C₂H₅OH$→_{140℃}^{浓硫酸}$C₂H₅OC₂H₅+H₂O，所以反应物和生成物共存，蒸出的粗乙酸乙酯中主要有乙醚、乙酸、乙醇和水，乙酸呈酸性，根据所得乙酸乙酯的酸性判断乙酸是否除净，所以判断乙酸除净的方法是用pH试纸检验不显酸性，饱和的Na₂CO₃溶液洗涤而不用水可以除去乙酸，减少乙酸乙酯溶解，
故答案为：乙醚、乙酸、乙醇和水；pH试纸检验不显酸性；减少乙酸乙酯溶解．

点评 本题考查实验室制备乙酸乙酯的方案设计与评价，题目难度较大，本题注意把握实验操作原理，把握题给信息，掌握实验操作方法，学习中注意积累．