实验五 乙酸乙酯的制备-思考题附答案

一、实验目的

    1、通过乙酸乙酯的制备，了解羧酸与醇合成酯的一般原理和方法

2、进一步掌握蒸馏、用分液漏斗萃取，液体干燥等基本操作。

二、实验原理

乙酸和乙醇在浓H2SO4催化下生成乙酸乙酯

                        浓H2SO4    

CH3COOH+CH3CH2OH            CH3COOCH2CH3+H2O

                    110～120℃    

温度应控制在110～120℃之间，不宜过高，因为乙醇和乙酸都易挥发。

这是一个可逆反应，生成的乙酸乙酯在同样的条件下又水解成乙酸和乙醇。为了获得较高产率的酯，通常采用增加酸或醇的用量以及不断移去产物中的酯或水的方法来进行。本实验采用回流装置及使用过量的乙醇来增加酯的产率。

反应完成后，没有反应完全的CH3COOH.CH3CH2OH及反应中产生的H2O分别用饱和Na2CO3，饱和Cacl2及无水Na2SO4（固体）除去。

三、仪器与试剂

    1、仪器：铁架台、圆底烧瓶、（带支管）蒸馏烧瓶、球形冷凝管、直形冷凝管、橡皮管、温度计、分液漏斗、小三角烧瓶、烧杯。

2、试剂：冰醋酸、95%乙醇（化学纯）饱和Na2CO3 溶液、饱和Nacl溶液，固体无水Na2SO4、沸石、饱和Cacl2溶液。

四、实验步骤：

用量筒分别量取12ml CH3COOH、19ml CH3CH2OH及5ml浓H2SO4，置于圆底烧瓶中，充分混合后，按书中装置装好，再加入几粒沸石，加热前先

通水30分钟

转移圆底烧瓶中液体到蒸馏烧瓶中

分去下层水层分去下层

水层分去下层水层分去水层加入固体Na2SO4干燥15分钟，最后用量筒量取产品有多少ml或用天平称量所得产品质量。

五、实验结果

计算产率      产率＝或产率＝

六、思考题

1、酯化反应有何特点？实验中采取哪些措施提高酯的产量？

2、为什么要用饱和Nacl溶液洗涤？

七、实验中应注意的问题

1、反应的温度不宜过高，因为温度过高会增加副产物的产量。

本实验中涉及到的副反应较多。如：

     2CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O

     CH3CH2OH+H2SO4CH3CHO+SO2+H2O

2、在洗液过程中，在用饱和Na2CO3溶液萃取后，要用饱和Nacl溶液萃取一次，然后再用饱和Cacl2溶液萃取，否则，液体中如果残留有，则会和Ca2+生成CaCO3沉淀而影响产品的纯化过程。

3、在分去下层水层时，一定要把分液漏斗的顶部塞子打开，否则不能分去下层水层。

思考题和测试题

思考题1：浓硫酸的作用是什么？

思考题2：加入浓硫酸的量是多少？

思考题3：为什么要加入沸石，加入多少？

思考题4：为什么要使用过量的醇，能否使用过量的酸？

思考题5：为什么温度计水银球必须浸入液面以下：

思考题6：为什么调节滴加的速率（每分钟30滴左右）？

思考题7：为什么维持反应液温度120℃左右？

思考题8：实验中，饱和Na2CO3溶液的作用是什么？

思考题9：实验中，怎样检验酯层不显酸性？

思考题10：酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，为什么紧跟着用饱和NaCl溶液洗涤，而不用CaCl2溶液直接洗涤？

思考题11：为什么使用CaCl2溶液洗涤酯层？

思考题12：使用分液漏斗，怎么区别有机层和水层？

思考题13：本实验乙酸乙酯是否可以使用无水CaCl2干燥？

思考题14：本实验乙酸乙酯为什么必须彻底干燥？

思考题答案

思考题1答：在酯化反应中，浓硫酸其催化和吸水作用。

    思考题2答：硫酸的用量为醇用量的3%时即能起催化作用，当硫酸用量较多时，由于它能够其脱水作用而增加酯的产率。但硫酸用量过多时，由于高温时氧化作用的结果对反应反而不利。

思考题3答：加入沸石的目的是防止爆沸，加入1-2粒即可。

思考题4答：使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。

思考题5答：反应过程中，我们控制的是反应液的温度，所以温度计水银球必须浸入液面以下。

    思考题6答：若滴加速率太快则乙醇和乙酸可能来不及反应就随着酯和水一起蒸馏出，从而影响酯的产率。

思考题7答：温度太高，容易发生副反应，影响产物的纯度和产率。

思考题8答：使用饱和Na2CO3溶液中和反应液中残余的乙酸。

思考题9答：先将蓝色石蕊试纸湿润，再滴上几滴酯。

    思考题10答：当酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，若紧接着就用饱和CaCl2溶液直接洗涤，有可能产生絮状的CaCO3沉淀，使进一步分离变得困难，故在这步操作之间必须水洗一下。由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以采用饱和食盐水进行洗涤。

    思考题11答：酯层中含有少量未反应的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2·4H2O结晶化物，所以使用乙醇除去少量未反应的乙醇。

    思考题12答：乙酯的密度d204=0.9003,所以有机层在上层。如果不知道密度，可以向分液漏斗中加入少量水，比较上层和下层体积的变化。

思考题13答：不可以，因为乙醇和CaCl2作用生成CaCl2·4H2O结晶化物。

    思考题14答：乙酸乙酯与水和醇分别生成二元共沸物，若三者共存则生成三元共沸物。因此，酯层中的乙醇和水除不净时，回形成低沸点共沸物，而影响酯的产率。

测试题1、 酯化反应有什么特点？ 实验中如何创造条件使酯化反应尽量向生成物的方向进行？ 

测试题2、 本实验若采用醋酸过量的做法是否合适？为什么？

测试题3、 蒸出的粗乙酸乙脂中主要有哪些杂质？如何除去？

测试题4、实验中使用浓硫酸的作用？

测试题5、能否用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？

测试题6、为什么用饱和碳酸钠溶液洗涤时要小量分批加入，并不断摇动接受器？

测试题7、实验中用饱和食盐水洗涤，是否可用水代替?

测试题答案：

    测试题1答：酯化反应为可逆反应，反应进行慢且需要酸催化。为提高产率，本实验中采用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右移动。

测试题2答：不合适，因为使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。

    测试题3答：主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水等。由于乙醚沸点低，在多次洗涤中，极易挥发掉；使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸；紧跟着用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液，然后用饱和CaCl2溶液直接洗涤除去少量的乙醇。

测试题4答：反应中，浓硫酸除了起催化剂作用外，还吸收反应生成的水，有利于酯的生成。

测试题5答：不可以，使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯发生水解，降低产率。

    测试题6答：因为乙酸乙酯粗产品中含有乙酸，乙酸与饱和碳酸钠溶液反应生成二氧化碳，如果一次加入，反应剧烈，所以必须要小量分批加入，并不断摇动接受器，使乙酸与碳酸钠温和的反应。

    测试题7答：不可以，由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，为了尽可能减少由此而造成的损失，所以采用饱和食盐水进行洗涤。