專題十一 乙酸乙酯的制備

李春燕

高考動向

掌握乙酸乙酯的制備原理及方法；掌握乙酸乙酯的分離提純方法。

考點分析

乙酸乙酯的制備。

（1）原理：CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O

（2）操作步驟：

①按圖1所示，組裝儀器，并檢查裝置的氣密性。

②加藥品：向一支試管中加入3 mL乙醇，然后邊搖動試管邊慢慢加入2 mL濃硫酸和2 mL冰醋酸。

③連接好裝置，用酒精燈小心均勻地加熱試管3 min-5 min，產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到飽和碳酸鈉溶液的液面上，這時可看到有透明的油狀液體產(chǎn)生并可聞到香味。

④停止實驗，撤裝置，并分離提純產(chǎn)物乙酸乙酯。

（3）注意事項：

①加藥品的先后順序：乙醇、濃硫酸、冰醋酸。

②加熱時先小火再大火的目的：小火是緩慢加熱，既可加快反應(yīng)速率，又可減少乙醇和乙酸的揮發(fā)，并防止副反應(yīng)發(fā)生生成醚；大火加熱的目的是蒸出乙酸乙酯。

③濃硫酸的作用：催化劑（加快反應(yīng)速率）、吸水劑（使可逆反應(yīng)向生成乙酸乙酯的方向移動）。④長導(dǎo)管的作用：起冷凝回流和導(dǎo)氣作用。

⑤防倒吸的方法：導(dǎo)管末端在飽和Na2CO3溶液的液面上或用球形干燥管代替導(dǎo)管。

⑥防暴沸的方法：盛反應(yīng)液的試管要與桌面傾斜約45°，試管內(nèi)加入少量碎瓷片或沸石。

⑦飽和碳酸鈉溶液的作用：吸收乙醇，中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度，便于析出。

⑧乙酸乙酯中乙酸的除雜：用飽和碳酸鈉溶液，然后分液。不能用乙醇和濃硫酸，會引入新的雜質(zhì)；也不能用NaOH溶液，因為NaOH溶液堿性很強，會使乙酸乙酯水解。

⑨提高乙酸乙酯產(chǎn)率的方法：加入濃硫酸吸水、加入過量的乙酸或乙醇、及時將乙酸乙酯蒸出。

考點突破

1. 幾個相似實驗的比較。

石油的蒸餾實驗（直形冷凝管起到冷凝作用） 溴苯的實驗室制法（導(dǎo)管起到冷凝回流的作用）

2. 乙酸乙酯的分離提純實驗步驟。

（1）將盛有乙酸乙酯和碳酸鈉溶液的試管傾倒于分液漏斗中，靜置分層后分離出粗乙酸乙酯。

（2）中和：在粗乙酸乙酯中慢慢地加入約10 mL飽和Na2CO3溶液，直到無二氧化碳氣體逸出后，再多加1～3滴飽和Na2CO3溶液。然后將混合液倒入分液漏斗中，靜置分層后，放出下層的水。

（3）水洗：用約10 mL飽和食鹽水洗滌酯層，充分振搖，靜置分層后，分出水層。

（4）氯化鈣飽和溶液洗：再用約20 mL飽和CaCl2溶液分兩次洗滌酯層，靜置后分去水層。

（5）干燥：酯層由漏斗上口倒入一個50 mL干燥的錐形瓶中，并放入2 g無水MgSO4干燥，配上塞子，然后充分振搖至液體澄清。

（6）精餾：收集74～79 ℃的餾分。

【例1】如圖4所示為實驗室制取少量乙酸乙酯的裝置圖。下列關(guān)于該實驗的敘述中，不正確的是（ ）

A. 向a試管中先加入濃硫酸，然后邊搖動試管邊慢慢加入乙醇，再加入冰醋酸

B. 試管b中導(dǎo)氣管下端管口不能浸入液面的目的是防止實驗過程中產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象

C. 實驗時加熱試管a的目的之一是及時將乙酸乙酯蒸出，使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動

D. 試管b中飽和Na2CO3溶液的作用是吸收隨乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇

【解析】濃硫酸的密度大，與乙醇和乙酸混合時放出大量的熱，三種物質(zhì)混合順序為：將濃硫酸沿器壁加入乙醇中，冷卻后再加入醋酸，故A不正確。

【答案】A

【例2】圖5是分離乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的實驗操作流程圖。

在上述實驗過程中，所涉及的三次分離操作分別是（ ）

A. ①蒸餾 ②過濾 ③分液

B. ①分液 ②蒸餾 ③蒸餾

C. ①蒸餾 ②分液 ③分液

D. ①分液 ②蒸餾 ③結(jié)晶、過濾

【解析】乙酸乙酯不溶于Na2CO3溶液而乙醇能溶解，乙酸與Na2CO3溶液反應(yīng)，液體分為上、下兩層，故①為分液；A為乙酸鈉和乙醇的混合液，可用蒸餾的方法分離出乙醇；B為乙酸鈉溶液，加入H2SO4后生成乙酸，再用蒸餾的方法分離出乙酸。

【答案】B

【例3】丁醇和乙酸在濃硫酸作用下，通過酯化反應(yīng)制得乙酸丁酯，反應(yīng)溫度為115℃～125℃，反應(yīng)裝置如圖6所示。下列對該實驗的描述錯誤的是（ ）

A. 不能用水浴加熱

B. 長玻璃管起冷凝回流作用

C. 提純乙酸丁酯需要經(jīng)過水、氫氧化鈉溶液洗滌

D. 加入過量乙酸可以提高1-丁醇的轉(zhuǎn)化率

【解析】該實驗的反應(yīng)溫度為115～125℃，而水浴加熱適合溫度低于100℃的反應(yīng)，故A正確；長玻璃管起到冷凝回流的作用，使丁醇和乙酸的利用率增大，提高了乙酸丁酯的產(chǎn)率，故B正確；使用氫氧化鈉溶液洗滌，會使乙酸丁酯發(fā)生水解而使實驗失敗，故C錯誤；酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，增加乙酸的量，可使平衡向生成酯的方向移動，從而提高1-丁醇的轉(zhuǎn)化率，故D正確。

【答案】C

決勝高考

1. 下列關(guān)于實驗室制備乙酸乙酯和乙酸丁酯的描述正確的是

A. 均采用水浴加熱

B. 制備乙酸丁酯時正丁醇過量

C. 均采用邊反應(yīng)邊蒸餾的方法

D. 制備乙酸乙酯時乙醇過量

2. 下列圖示實驗正確的是

3. 某化學(xué)小組以苯甲酸為原料，制取苯甲酸甲酯，已知有關(guān)物質(zhì)的沸點如下表：

Ⅰ. 合成苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品。

在圓底燒瓶中加入12.2 g苯甲酸和20 mL甲醇（密度約為0.79 g·cm-3），再小心加入3 mL濃硫酸，混勻后，投入幾塊碎瓷片，小心加熱使反應(yīng)完全，得苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品。

（1）濃硫酸的作用是______________；若反應(yīng)產(chǎn)物水分子中有同位素18O，寫出能表示反應(yīng)前后18O位置的化學(xué)方程式：

。

（2）甲和乙兩位同學(xué)分別設(shè)計了如圖8所示的兩套實驗室合成苯甲酸甲酯的裝置（夾持儀器和加熱儀器均已略去）。根據(jù)有機物的沸點，最好采用__________裝置（填“甲”或“乙”），理由是 。

（3）反應(yīng)物CH3OH應(yīng)過量，理由是 。

Ⅱ. 粗產(chǎn)品的精制。

（4）苯甲酸甲酯粗產(chǎn)品中往往含有少量甲醇、苯甲酸和水等，現(xiàn)擬用下列流程圖進行精制，請在流程圖中方括號內(nèi)填入操作方法的名稱。

（5）以上流程圖中加入Na2CO3溶液后，放入分液漏斗中振蕩，靜置，要得到有機層，其具體操作是_______________

_________________________。

（6）通過計算，苯甲酸甲酯的產(chǎn)率為__________。

4. 實驗室制取乙酸丁酯的實驗裝置有以下甲、乙兩種裝置可供選用。

制備乙酸丁酯所涉及的有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)見下表：

（1）制取乙酸丁酯的裝置應(yīng)選用__________（填“甲”或“乙”）。不選另一種裝置的理由是

。

（2）該實驗生成物中除了主產(chǎn)物乙酸丁酯外，還可能生成的有機副產(chǎn)物（寫出結(jié)構(gòu)簡式）有：

。

（3）酯化反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，為提高1-丁醇的利用率，寫出兩種可行的方法：

① ；

② 。

（4）從制備乙酸丁酯所得的混合物中分離、提純乙酸丁酯時，需要經(jīng)過多步操作，下列圖示的操作中，肯定需要的化學(xué)操作是________（填字母）。

（5）有機物的分離操作中，經(jīng)常需要使用分液漏斗。使用分液漏斗前必須__________________，某同學(xué)在進行分液操作時，若發(fā)現(xiàn)液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還有可能是_________________________________。

5. 乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素質(zhì)的成分之一，具有香蕉的香味，實驗室制備乙酸異戊酯的反應(yīng)裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實驗步驟：在A中加入4.4 g的異戊醇，6.0 g的乙酸、數(shù)滴濃硫酸和2～3片碎瓷片，開始緩慢加熱A，回流50分鐘，反應(yīng)液冷至室溫后，倒入分液漏斗中，分別用少量水，飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌，分出的產(chǎn)物加入少量無水硫酸鎂固體，靜置片刻，過濾除去硫酸鎂固體，進行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9 g。回答下列問題：

（1）裝置B的名稱是 。

（2）在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是 ；第二次水洗的主要目的是 。

（3）在洗滌、分液操作中，應(yīng)充分振蕩，然后靜置，待分層后 （填標號）。

A. 直接將乙酸異戊酯從分液漏斗上口倒出

B. 直接將乙酸異戊酯從分液漏斗下口放出

C. 先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出

D. 先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口放出

（4）本實驗中加入過量乙酸的目的是 。

（5）實驗中加入少量無水硫酸鎂的目的是 。

（6）在蒸餾操作中，儀器選擇及安裝都正確的是

（填標號）。

（7）本實驗的產(chǎn)率是 （填標號）

A. 30% B. 40% C. 50% D. 60%

（8）在進行蒸餾操作時，若從130℃開始收集餾分，產(chǎn)率偏 （填“高”或者“低”），原因是

。

答案點撥

1. D解析：實驗室制備乙酸乙酯采用酒精燈加熱，故A錯誤；制備乙酸丁酯時，采用乙酸過量，以提高正丁醇的利用率，這是因為正丁醇的價格比冰醋酸高，故B錯誤；制備乙酸乙酯采取邊反應(yīng)邊蒸餾的方法，但制備乙酸丁酯則采取直接回流的方法，待反應(yīng)后再提取產(chǎn)物，C錯誤；制備乙酸乙酯時，為了提高冰醋酸的轉(zhuǎn)化率，由于乙醇價格比較低廉，會使乙醇過量，D正確。

2. D解析：過濾時玻璃棒下端應(yīng)緊靠過濾器中三層濾紙一側(cè)，A項錯誤；固體碳酸氫鈉受熱分解時試管口應(yīng)略向下傾斜，防止試管炸裂，B項錯誤；洗氣時應(yīng)長導(dǎo)管進氣，短導(dǎo)管出氣，C項錯誤；制備乙酸乙酯時試管口向上，導(dǎo)管不能插入飽和碳酸鈉溶液中，D項正確。

3.（1）催化劑、吸水劑

（2）甲 甲中有冷凝回流裝置

（3）反應(yīng)物CH3OH過量，使平衡向右移動，有利于提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率

（4）分液 蒸餾

（5）打開分液漏斗上口的玻璃塞，再旋開分液漏斗的活塞，用錐形瓶接收下層液體，待下層液體剛好流盡時關(guān)閉活塞，將有機層（上層）從分液漏斗的上口倒入指定容器中

（6）65%

解析：（1）酯化反應(yīng)的實質(zhì)是酸脫羥基醇脫氫，即生成物H2O中的氧來源于羧酸。（2）比較甲、乙兩套裝置，甲多了一個冷凝回流裝置，本題中CH3OH易揮發(fā)且沸點低，故應(yīng)采用有冷凝回流的裝置最好。（3）該反應(yīng)可逆，增加CH3OH的用量，可以提高苯甲酸的轉(zhuǎn)化率。（4）粗產(chǎn)品經(jīng)過H2O、Na2CO3時，可使CH3OH和苯甲酸溶解在水層，然后用分液的方法分離出苯甲酸甲酯，為除去產(chǎn)品中溶解的甲醇。（6）因為n（苯甲酸）=■=0.1 mol，所以理論上m（酯）=0.1 mol×136 g·mol-1=13.6 g，產(chǎn)率為：■×100%=65%。

4.（1）乙 由于反應(yīng)物乙酸、1-丁醇的沸點低于產(chǎn)物乙酸丁酯的沸點，若采用甲裝置，會造成反應(yīng)物的大量揮發(fā)，導(dǎo)致實驗失敗

（2）CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH■CH2。

（3）①增加乙酸濃度 ②減小生成物濃度（或移走生成物）（4）AB（5）檢查是否漏水或堵塞 分液漏斗上口玻璃塞未打開（或漏斗內(nèi)部未與大氣相通，或玻璃塞上的凹槽未與漏斗口上的小孔對準）

解析：（1）冷凝回流是制備酯的重要措施，能提高產(chǎn)率。（2）1-丁醇可能脫水生成醚、烯。（3）根據(jù)勒夏特列原理，增大乙酸濃度或減小生成物濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動，提高1-丁醇的轉(zhuǎn)化率。（4）A、B、C、D分別為萃取、分液、蒸發(fā)濃縮、過濾。

5.（1）球形冷凝管

（2）除去大部分硫酸和未反應(yīng)的醋酸 除去產(chǎn)品上殘留的碳酸氫鈉

（3）D

（4）提高醇的轉(zhuǎn)化率

（5）吸收酯表面少量的水分

（6）b

（7）D

（8）高 在進行蒸餾操作時，若從130 ℃開始收集餾分，此時的蒸氣中含有醇，會收集少量的未反應(yīng)的異戊醇，因此產(chǎn)率偏高。

解析：（2）第一次水洗的目的是除去大部分硫酸和未反應(yīng)的醋酸；第二次水洗，主要是除去產(chǎn)品上殘留的碳酸氫鈉；（3）由于酯的密度比水小，二者互不相溶，因此水在下層，酯在上層。（4）酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，加入過量乙酸可以提高醇的轉(zhuǎn)化率；（5）加入少量無水硫酸鎂的目的是吸收酯表面少量的水分。（6）在蒸餾操作中，溫度計的水銀球要在蒸餾燒瓶的支管口附近。球形冷凝管容易使產(chǎn)品滯留，不能全部收集到錐形瓶中，因此正確的是b；乙酸過量要按照醇來計算，n（異戊醇） =4.4g/88g·mol-1=0.05mol，n（乙酸異戊酯）=3.9g/130g·mol-1=0.03mol，所以本實驗的產(chǎn)率是0.03mol/0.05mol×100℅=60℅。（8）若從130 ℃開始收集餾分，會收集少量的未反應(yīng)的異戊醇，因此產(chǎn)率偏高。

（作者單位：平遠縣平遠中學(xué)）

責任編校 李平安