“用水萃取乙酸乙酯溶液中的乙酸”實驗設(shè)計的缺陷分析

李東芳 付 淵 李純毅 王志平

（1.集寧師范學(xué)院化學(xué)系，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；2.內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

1 引言

萃取是分離和提純有機(jī)化合物常用的操作之一，是學(xué)生必須掌握的基本實驗技能之一。師范院校常用教材中的萃取實驗設(shè)計為用乙醚萃取醋酸水溶液中的醋酸[1]，但在實驗教學(xué)過程中，教學(xué)人員發(fā)現(xiàn)作為基本操作技能訓(xùn)練，該實驗存在一些缺點[2]。2003年，張力[3]等人對萃取實驗進(jìn)行了研究，分別用正丁醇、乙酸乙酯為溶劑，水為萃取劑來萃取其中的乙酸，最后用NaOH溶液滴定水溶液中的乙酸，以此計算乙酸的萃取率。研究結(jié)果表明，在同樣條件下，在正丁醇、乙酸乙酯中乙酸的萃取率分別為77﹪和89﹪。

從該實驗結(jié)果來看，用水萃取乙酸，選用乙酸乙酯作為溶劑，效果優(yōu)于選用正丁醇。

該實驗設(shè)計分層快、易操作，且以水為萃取劑經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，符合綠色化學(xué)實驗的要求，因此該實驗作為訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能是可行的。但是筆者認(rèn)為，若以乙酸乙酯為溶劑，在實驗設(shè)計上有一些缺點，為此，筆者對用水萃取乙酸乙酯溶液中乙酸的實驗進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究結(jié)果表明，該實驗設(shè)計會造成乙酸的萃取率偏高，同時在一定溫度下，乙酸在乙酸乙酯與水中的分配系數(shù)逐漸降低，且變化幅度較大。

2 用水萃取乙酸乙酯溶液中乙酸的理論依據(jù)

萃取是利用同一種物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中具有不同溶解度的性質(zhì)，將其從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中，從而實現(xiàn)分離或提純的一種方法[4]。選擇的萃取劑要求：與原溶劑不相混溶且不起化學(xué)反應(yīng)、對被提取物質(zhì)溶解度大、純度高、沸點低、毒性小、價格低[5]。

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從表1原料的主要物理常數(shù)來看，乙酸與水混溶，即乙酸在水中的溶解性極好；乙酸乙酯溶于水，但不與水混溶，雖然乙酸乙酯在水中可緩慢地發(fā)生水解，但是把乙酸乙酯和乙酸混合配制成混合溶液后，由于摻入了乙酸，可有效抑制乙酸乙酯的水解，即在乙酸存在下，乙酸乙酯不與水發(fā)生水解反應(yīng)。從以上分析可知，用水萃取乙酸乙酯溶液中的乙酸在理論上是可行的。

3 對該萃取實驗設(shè)計缺陷的詳細(xì)研究

3.1 實驗試劑

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3.2 實驗方法

用移液管準(zhǔn)確量取10ml乙酸與乙酸乙酯的混合液，放入分液漏斗中，用一定量的水萃取。加入水后，上下輕輕振搖分液漏斗，每隔幾秒鐘將漏斗倒置（活塞朝上），小心打開活塞，以平衡內(nèi)外壓力，重復(fù)2-3次，然后再用力振搖相當(dāng)?shù)臅r間。將分液漏斗置于鐵圈，當(dāng)溶液分成兩層后，小心旋開活塞，放出下層水溶液于50ml錐形瓶內(nèi)，加入3-4滴酚酞作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定[6]。

3.3 基本溶液的配制與標(biāo)定

3.3.1 配制0.2mol/L氫氧化鈉溶液

稱取4.0g氫氧化鈉固體于小燒杯中，向小燒杯中加入蒸餾水50ml。使其全部溶解后，轉(zhuǎn)入500ml試劑瓶中。再加蒸餾水至刻線處，蓋上瓶蓋，搖勻。

3.3.2 配制酚酞溶液

取0.5g酚酞，用95﹪乙醇稀釋至 100ml，制成0.5﹪酚酞乙醇溶液。

3.3.3 配制混合溶液

配制乙酸與乙酸乙酯比例不同的兩種混合液，其中混合液A中乙酸與乙酸乙酯的體積比為1:9；混合液B中乙酸與乙酸乙酯的體積比為1:19。

3.3.4 氫氧化鈉溶液的標(biāo)定

稱取0.4-0.5g已干燥過的鄰苯二甲酸氫鉀3份于錐形瓶中，加入20-30ml蒸餾水溶解。在3份溶液各加入1-2滴酚酞。用已配制好的氫氧化鈉溶液滴定至微紅色，記錄實驗數(shù)據(jù)。

3.4 萃取率和分配系數(shù)的計算公式

萃取率和分配系數(shù)的計算公式分別見公式（1）和公式（2）。

3.5 實驗結(jié)果

在4只250ml分液漏斗中，分別加入2.0ml、5.0ml、7.0ml、10.0ml蒸餾水，再分別加入 10ml混合溶液。振蕩15分鐘，靜置分層，將下層水樣分別放入4只50ml錐形瓶中，然后用氫氧化鈉溶液滴定，計算萃取率和分配系數(shù)。實驗結(jié)果見表3和圖 1。

從表3可以看出，隨萃取劑——水的用量的增加，乙酸的萃取率也在增加，這是正常的實驗結(jié)果。但是當(dāng)萃取劑的用量增加到20 ml時，在混合液A與B中，乙酸的萃取率分別高達(dá)132.7﹪和126.0﹪。這一反?，F(xiàn)象出現(xiàn)的原因，是因為乙酸乙酯可溶于水，且溶解在水中的乙酸乙酯也會和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)在萃取后的水溶液中滴入NaOH溶液計算乙酸的萃取率時，除了萃取在水中的乙酸外，溶解在水中的乙酸乙酯也會和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也要消耗NaOH，因此會使消耗的NaOH總量偏高，也就造成萃取在水中的乙酸總量偏高，從而導(dǎo)致乙酸的萃取率偏高。如果萃取劑水的用量較多，溶解在水中的乙酸乙酯越多，就出現(xiàn)了萃取率超過百分之百的反?，F(xiàn)象。

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在一定溫度下，若萃取劑與原溶劑不起化學(xué)反應(yīng)，也不互溶，分配系數(shù)應(yīng)該基本上是一常數(shù)[7]。從圖1可以看出，隨萃取劑——水的用量的增加，乙酸在乙酸乙酯與水中的分配系數(shù)逐漸降低，且變化幅度較大。這一反?，F(xiàn)象還是因為溶解在水中的乙酸乙酯和NaOH發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使消耗的NaOH總量偏高，使得萃取在水中的乙酸量在計算時偏高，從而使乙酸在蒸餾水中的濃度偏高，乙酸在乙酸乙酯中的濃度偏高，最終導(dǎo)致乙酸在乙酸乙酯與水中的分配系數(shù)呈下降趨勢。

4 結(jié)論

綜上所述，“用水萃取乙酸乙酯溶液中的乙酸”實驗設(shè)計存在一定的缺陷，該實驗設(shè)計會造成乙酸的萃取率偏高，同時在一定溫度下，乙酸在乙酸乙酯與水中的分配系數(shù)逐漸降低，且變化幅度較大。

［1］曾昭瓊 .有機(jī)化學(xué)實驗［M］.北京：高等教育出版社，2000，54—57.

［2］王琳，向紀(jì)明.萃取實驗的一點改進(jìn)［J］.安康師專學(xué)報，2000，12（2）：78—81.

［3］張力，張應(yīng)年，白林.化學(xué)實驗的綠色化研究——萃?。跩］.甘肅高師學(xué)報，2003，8（5）：8—9.

［4］熊洪錄，周瑩，于兵川.有機(jī)化學(xué)實驗［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011，28.

［5］蔡良珍，虞大紅.大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗（Ⅱ）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012，21.

［6］曾昭瓊.有機(jī)化學(xué)實驗［M］.北京：高等教育出版社，1987，56.

［7］楊高文.基礎(chǔ)化學(xué)實驗（有機(jī)化學(xué)部分）［M］.南京：南京大學(xué)出版社，2010，80.