Question

已知乙醇可以和氯化钙反应，生成微溶于水的CaCl₂?6C₂H₅OH．有关试剂的部分数据如下：

物　质	熔点（℃）	沸点（℃）	密度（g/cm3）
乙　醇	-117.0	78.0	0.79
乙　酸	16.6	117.9	1.05
乙酸乙酯	-83.6	77.5	0.90
浓硫酸（98%）	-	338.0	1.84

学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①在30mL的大试管A中按体积比1：4：4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液．
②按如图1所示连接好装置（装置气密性良好），用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5～10分钟
③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤出试管B并用力振荡，然后静置，等待分层．
④分离出乙酸乙酯层并洗涤、干燥．

请根据题目要求回答下列问题：
（1）配制该混合溶液的主要操作步骤为：

在一个30mL大试管中注入4mL乙醇，再分别缓缓加入4mL乙酸、1mL浓硫酸（乙酸和浓硫酸的加入顺序可互换），边加边振荡试管使之混合均匀（药品总用量不能超过10mL）

，写出制取乙酸乙酯的化学方程式：

CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O

．
（2）上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是：

BC

（填字母）．
A．中和乙酸和乙醇
B．中和乙酸并吸收部分乙醇
C．乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中更小，有利于其分层析出
D．加速酯的生成，提高其产率
（3）步骤②中需要小火均匀加热，其主要理由是：

反应物中乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，大量反应物随产物蒸发而损失原料，温度过高还可能发生其他副反应

．
（4）指出步骤③所观察到的现象：

在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体出现，闻到香味，振荡后碳酸钠溶液层红色变浅

；分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和食盐水和饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤除去

碳酸钠、乙醇

（填名称）杂质；为了干燥乙酸乙酯，可选用的干燥剂为

B

（填字母）．
A．P₂O₅  B．无水Na₂SO₄  C．碱石灰  D．NaOH固体
（5）某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置（图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去），试分析与上图的装置相比，此装置的主要优点．

Answer 1

分析：（1）从浓硫酸溶于水放热和加热时试管内液体的体积不超过试管容积的1/3”分析；
（2）乙酸具有酸性，能和饱和碳酸钠溶液反应而把被吸收，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小；
（3）乙醇、乙酸的沸点较低，易挥发；
（4）根据乙酸的酸性和乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠分析；
（5）从该装置与传统制备装置的使用的仪器的不同进行分析．

解答：解：（1）乙醇中含有少量水，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，另外，加热时，试管内液体的体积不超过试管容积的1/3”，加入药品的顺序为在一个30mL大试管中注入4mL乙醇，再分别缓缓加入4mL乙酸、1mL浓硫酸（乙酸和浓硫酸的加入顺序可互换），边加边振荡试管使之混合均匀（药品总用量不能超过10mL），
故答案为：在一个30mL大试管中注入4mL乙醇，再分别缓缓加入4mL乙酸、1mL浓硫酸（乙酸和浓硫酸的加入顺序可互换），边加边振荡试管使之混合均匀（药品总用量不能超过10mL）；
CH₃COOH+CH₃CH₂OHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；　
（2）乙酸具有酸性，能和饱和碳酸钠溶液反应而把被吸收，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小，易于分离，故答案为：BC；　
（3）乙醇、乙酸的沸点较低，为防止乙醇、乙酸挥发，应小火加热，否则易造成原料的损失，
故答案为：反应物中乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，大量反应物随产物蒸发而损失原料，温度过高还可能发生其他副反应；
（4）碳酸钠水解呈碱性，乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液，密度比水小，有香味，振荡时乙酸和碳酸钠反应而使溶液红色变浅；乙酸乙酯中混有碳酸钠和乙醇，用饱和食盐水萃取碳酸钠，用氯化钙除去少量乙醇，用无水硫酸钠除去少量的水，无水硫酸钠吸水形成硫酸钠结晶水合物；不能选择P₂O₅、碱石灰和NaOH等固体干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或碱性条件下水解，
故答案为：在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体出现，闻到香味，振荡后碳酸钠溶液层红色变浅；碳酸钠、乙醇；B；　
（5）从该装置与传统制备装置的使用的仪器的不同进行分析，增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液的温度，根据反应的可逆性特点，增加反应物有利于平衡向正方向移动，提高乙酸乙酯的产量，增加了冷凝装置，有利于收集产物，
故答案为：a．增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液的温度；b．增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液，以提高乙酸乙酯的产量；c．增加了冷凝装置，有利于收集产物．

点评：本题对乙酸乙酯的制备及改进创新进行了细致全面的考查．第（1）问看似容易，实际上隐藏着定量问题：“加热时，试管内液体的体积不超过试管容积的1/3”．（4）涉及到乙酸乙酯的精制：在用饱和碳酸钠溶液除去乙酸和乙醇的基础上．用饱和食盐水萃取碳酸钠，用氯化钙除去少量乙醇，用无水硫酸钠除去少量的水，无水硫酸钠吸水形成硫酸钠结晶水合物；不能选择P₂O₅、碱石灰和NaOH等固体干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或碱性条件下水解．第（5）问是针对教材实验装置的不足进行的改进创新．