Question

20．实验室合成乙酸乙酯的步骤如下：在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸，瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管（使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内），加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏，得到含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品．
请回答下列问题：
（1）在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外，还应放入碎瓷片，目的是防止烧瓶中液体暴沸．
（2）反应中加入过量的乙醇，目的是提高乙酸的转化率．
（3）如果将上述实验步骤改为在蒸馏烧瓶内先加入乙醇和浓硫酸，然后通过分液漏斗边滴加乙酸，边加热蒸馏．这样操作可以提高酯的产率，其原因是及时地蒸出生成物，有利于酯化反应向生成酯的方向进行．
（4）现拟分离粗产品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，下列框图是分离操作步骤流程图：

则试剂a是：饱和碳酸钠溶液，分离方法I是分液，分离方法II是蒸馏，
试剂b是硫酸，分离方法III是蒸馏．
（5）甲、乙两位同学欲将所得含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品提纯，在未用指示剂的情况下，他们都是先加NaOH溶液中和酯中过量的酸，然后用蒸馏法将酯分离出来．甲、乙两人实验结果如下：
甲得到了显酸性的酯的混合物，乙得到了大量水溶性的物质．
丙同学分析了上述实验目标产物后认为上述实验没有成功．
试解答下列问题：
①甲实验失败的原因是：所加NaOH溶液不足未将酸完全反应
②乙实验失败的原因是：所加NaOH溶液过量，酯发生水解．

Answer 1

分析 （1）加入碎瓷片可防止液体暴沸；
（2）乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为可逆反应，增加乙醇的量平衡正向移动，提高乙酸的转化率；
（3）减小生产物的浓度的方法，平衡正向移动，可以提高酯的产率；
（4）分离粗产品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入饱和碳酸钠溶液，乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠，采用分液的方法即可，水层中的乙酸钠要用硫酸反应得到乙酸，再蒸馏得到乙酸；
（5）①根据甲得到了显酸性的酯的混合物，说明加入的氢氧化钠溶液不足进行分析；
②根据乙酸乙酯能够与氢氧化钠溶液发生水解分析失败原因．

解答 解：（1）乙酸和乙醇的沸点较低，加热，加入碎瓷片可防止液体暴沸，故答案为：碎瓷片；防止烧瓶中液体暴沸；
（2）乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应为可逆反应，增加乙醇的量平衡正向移动，提高乙酸的转化率，故答案为：提高乙酸的转化率；
（3）减小生产物的浓度的方法，平衡正向移动，可以提高酯的产率，故答案为：及时地蒸出生成物，有利于酯化反应向生成酯的方向进行；
（4）分离粗产品乙酸乙酯、乙酸和乙醇的混合物，加入饱和碳酸钠溶液，实现酯与乙酸和乙醇的分离，分离油层和水层采用分液的方法即可．对水层中的乙酸钠和乙醇进一步分离时应采取蒸馏操作分离出乙醇．然后水层中的乙酸钠要用硫酸反应得到乙酸，再蒸馏得到乙酸，
故答案为：a：饱和Na₂CO₃溶液；I：分液；II：蒸馏；b：硫酸；III：蒸馏； 
（5）①甲得到显酸性的酯的混合物，酸有剩余，说明是所加NaOH溶液不足未将酸完全反应，故答案为：所加NaOH溶液不足未将酸完全反应；
②乙得到大量水溶性物质，说明没有酯，是因为所加NaOH溶液过量，酯发生水解，故答案为：所加NaOH溶液过量，酯发生水解．

点评 本题考查了常见物质的分离与提纯方法，题目难度中等，注意明确物质分离与提纯常用的方法，熟悉分液操作与蒸馏操作各适用于分离的混合物类型及正确操作方法．