Question

【题目】乙酸正丁酯常用作织物、人造革和塑料生产过程中的溶剂，石油和医药工业中的萃取剂，也用于香料复配以及香蕉、菠萝、杏、梨等多种香味剂的成分．实验室用CH3COOH （60g/mol）和CH3CH2CH2CH2OH（74g/mol）在浓硫酸加热条件下制备乙酸正丁酯（116g/mol）。

主要实验步骤如下：

Ⅰ合成：

在干燥的圆底烧瓶中加11.5mL（9.25g，0.125mol）正丁醇、7.2mL（12.0g，0.2mol）冰醋酸和3～4滴浓H2SO4，摇匀后，加几粒沸石，再按图1示装置安装好．在分水器中预先加入5.00mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5mm，然后用小火加热，反应大约40min．

Ⅱ分离与提纯：

①将烧瓶中反应后的混后物冷却后与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗，依次用10mL水，10mL10%碳酸钠溶液洗至无酸性（pH=7），充分振荡后静置，分去水层

②将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁

③过滤，将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中，加几粒沸石进行常压蒸馏，收集产品．主要试剂及产物的物理常数如下：

根据以上信息回答下列问题：

（1）制备乙酸正丁酯的化学方程式为：__________________________________ ，制备过程中易生成副产物正丁醚（CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3），该副反应的化学方程式为：___________。

（2）图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和______（填仪器名称）组成，其中冷水应从______（填a或b）管口通入．分水器可将生成的水从反应体系中分离出来，有利于______，如何判断该合成反应达到了终点：_____________________。

（3）在操作步骤①时，用右手压住分液漏斗的玻璃塞，左手握住旋塞将分液漏斗倒转过来，用力振荡，振摇几次后要放气，放气时支管口不能对着人和火．在操作步骤②加入无水硫酸镁的作用是________ 。

（4）步骤③的常压蒸馏，需控制一定的温度，你认为在______中加热比较合适（双选）。

A．水B．甘油（沸点290℃） C．砂子D．石蜡油（沸点200～300℃）

如果蒸馏装置如图2所示，则收集到的产品中可能混有______杂质。

（5）反应结束后，生成11.6g乙酸正丁酯，则正丁醇的转化率约为______。

Answer 1

【答案】CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O 2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O （球形）冷凝管 b 反应向正向进行，提高反应物转化率 分水器中水面不再升高 干燥 BD 正丁醚 80%

【解析】

（1）乙酸和正丁醇在浓硫酸作用下发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水；正丁醇之间发生反应生成正丁醚和水；

（2）由装置图可知，装置由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成；冷凝时，应尽量使冷凝水充满冷凝管，以充分冷凝；酯化反应为可逆反应，分离出生成物有利于平衡正向移动，当反应物、生成物的浓度、物质的量等不再改变时达到平衡状态；

（3）产品有水考虑干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸点为126.1℃，选择沸点稍高的液体加热；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸钠溶液洗时，已经被除去，则乙酸正丁酯的杂质为正丁醚；

（5）产率=计算得到。

（1）乙酸与正丁醇反应生成乙酸正丁酯和水，其反应方程式：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，正丁醇之间发生反应生成正丁醚和水，反应方程式为：2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

故答案为：CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O；2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O；

（2）由装置图可知，装置由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成；冷凝管中的冷凝水应该从下口进上口出，所以从b管口通入；酯化反应为可逆反应，分离出生成物有利于平衡正向移动，当反应物、生成物的浓度、物质的量等不再改变时达到平衡状态，则分水器中的水层不再增加时，视为反应的终点；

故答案为：冷凝管；b；反应向正向进行，提高反应物转化率；分水器中水面不再升高；

（3）反应生成的酯有水分，所以要用无水硫酸镁干燥；

故答案为：干燥；

（4）乙酸正丁酯的沸点为126.1℃，选择沸点稍高的液体加热，所以可以在甘油和石蜡油中加热，水的沸点为100℃，加热温度太低，用砂子加热温度太高不易控制；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸钠溶液洗时，已经被除去，正丁醚与乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸钠溶液洗时不能除去，所以蒸馏时会有少量挥发进入乙酸丁酯，则乙酸正丁酯的杂质为正丁醚；

故答案为：BD；正丁醚；

（5）CH3COOH+HO（CH2）3CH3 CH3COO（CH2）3CH3+H2O，则理论上应生成酯为0.125mol，实际生成11.6g，所以乙酸正丁酯的产率为=80%，

故答案为：80%。