淺析乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

韋塬瀚

摘 要：通過課堂上對乙酸和乙醇酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與探討，發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)在裝置和催化劑方面都存在一些不足，在結(jié)合相關(guān)教材理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，本文對此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，并通過實(shí)踐證明，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)效率更高。

關(guān)鍵詞：酯化反應(yīng);實(shí)驗(yàn)裝置;催化劑;改進(jìn)

酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中具有重要作用，是通過化學(xué)反應(yīng)獲取乙酸乙酯的一個(gè)重要途徑，在日常生活中也有應(yīng)用。如釀酒和烹飪美食過程中使用醋和料酒都能體現(xiàn)出酯化反應(yīng)，通過對這個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，不僅能對化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生更加濃厚的興趣，還能提起對化學(xué)的好奇心。乙酸和乙醇通過酯化反應(yīng)得出的乙酸乙酯，不僅廣泛應(yīng)用于生活中，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也較為廣泛。并且這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過程較為簡單，在熟練掌握后還能為之后化學(xué)學(xué)習(xí)中的有機(jī)合成打下基礎(chǔ)。在對課堂上乙酸乙酯酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中，結(jié)合所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教材存在一些不足。在化學(xué)教師的指導(dǎo)下，對此化學(xué)實(shí)驗(yàn)做出相應(yīng)改進(jìn)。

1.實(shí)驗(yàn)中的不足之處

1.1催化劑

在此實(shí)驗(yàn)中使用的催化劑為濃硫酸，因?yàn)闈饬蛩岜旧砭蛯儆跇O其危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)，再加上他的強(qiáng)氧化性，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用時(shí)非常不安全，如有操作不當(dāng)就會(huì)發(fā)生為危險(xiǎn)。此外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)試劑用量上的難以把握，在操作過程中還容易造成乙醇脫水并產(chǎn)生一些副產(chǎn)物。目前為止乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)還只是用于演示，并未在考試中對其進(jìn)行要求。一般情況下，實(shí)驗(yàn)開始后，當(dāng)進(jìn)行加熱時(shí)使用就會(huì)出現(xiàn)碳化反應(yīng)影響對實(shí)驗(yàn)的觀察效果。而且碳化后的乙醇和乙酸得出的產(chǎn)物還會(huì)與濃硫酸相混合，不僅影響濃硫酸的回收，還會(huì)對其后續(xù)的處理產(chǎn)生影響。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中選取濃硫酸作為催化劑就會(huì)造化學(xué)原料的浪費(fèi)，如處理不當(dāng)還會(huì)污染環(huán)境。

1.2溫度

通過對化學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)酯化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中，對溫度很難進(jìn)行控制。因?yàn)榉磻?yīng)中的乙醇本身的沸點(diǎn)就較低，而隨著反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)過程中的溫度會(huì)持續(xù)升高，使乙醇變?yōu)橐颐岩约耙蚁＿@些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的副產(chǎn)物如處理不當(dāng)都會(huì)對環(huán)境造成污染。

1.3裝置

實(shí)驗(yàn)中所使用的長導(dǎo)管，一般用于對反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行冷凝，同時(shí)也防止實(shí)驗(yàn)中發(fā)生倒吸。但是也正是因?yàn)槠浞乐沟刮脑O(shè)置造成實(shí)驗(yàn)過程中參與反應(yīng)物質(zhì)的揮發(fā)，從而致使反應(yīng)后不能有效收集到乙酸乙酯。

1.4實(shí)驗(yàn)難以觀察

教材中所使用的收集容器中使用的試劑為飽和碳酸鈉溶液，但是這種試劑與乙酸乙酯都是無色的，實(shí)驗(yàn)過程中很難發(fā)現(xiàn)對產(chǎn)物的收集，而且又因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中乙酸蒸發(fā)產(chǎn)生的味道極為刺激，也很容易掩蓋乙酸乙酯本身的香味。

2.改進(jìn)思路與方案

2.1改進(jìn)思路

通過對所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，并結(jié)合化學(xué)老師的指導(dǎo)意見后，對此實(shí)驗(yàn)從裝置及實(shí)驗(yàn)使用試劑上進(jìn)行改進(jìn)。首先將原有的裝置改為分液漏斗、具支試管以及球形干燥管。這樣就可以避免出現(xiàn)長導(dǎo)管不能直接插入指示劑液面以下的現(xiàn)象，從而可以使反應(yīng)過程中的產(chǎn)物可以被充分冷凝，還能使產(chǎn)物被全部吸收到收集容器中，避免了倒吸現(xiàn)象的出現(xiàn)。其次是使用磺酸樹脂作為催化劑，因?yàn)橄嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)使用磺酸樹脂作為催化劑時(shí)可以大大縮短反應(yīng)時(shí)間。而且較之于濃硫酸，磺酸樹脂在安全性上也更高，而且還不會(huì)造成污染。即使在實(shí)驗(yàn)溫度不能被有效控制時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)副反應(yīng)，而且使用磺酸樹脂還可以節(jié)省用量，再加上磺酸樹脂較為穩(wěn)定，使實(shí)驗(yàn)中很難出現(xiàn)碳化反應(yīng)，不會(huì)影響對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。最后就是磺酸樹脂在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后很容易被分離出來，可以進(jìn)行回收利用不會(huì)形成對化學(xué)原料的浪費(fèi)。最后就是在收集溶液飽和碳酸鈉中加入酚酞作為指示劑。因?yàn)榉犹獣?huì)與飽和碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，使反應(yīng)后的混合溶液呈現(xiàn)出紅色，這樣就會(huì)使得反應(yīng)結(jié)束后很容易就能觀察到上層的無色油狀的乙酸乙酯。而且改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置在對反應(yīng)物質(zhì)進(jìn)行添加時(shí)使用的也是滴加的方式，即向乙醇中滴加乙酸，這樣不僅能使乙酸得到充分利用，還能對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行很好的控制。而且這種滴加的方式還能有效減少反應(yīng)物及產(chǎn)物的蒸出，使反應(yīng)得出的乙酸乙酯的味道也不能被掩蓋。

2.2改進(jìn)方案

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)加深對乙酸乙酯形成過程的學(xué)習(xí)，以及對其化學(xué)性質(zhì)的記憶，并通過實(shí)驗(yàn)操作加強(qiáng)自身邏輯分析能力的提高。

實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：滴液漏斗、具支試管、量筒、球形干燥管、酒精燈、鐵架臺(tái)。乙醇、乙酸、磺酸樹脂、沸石。

實(shí)驗(yàn)原理：CH3COOH+CH3CH2OH→CH3COOCH2CH3+H2O

具體操作：

在收集容器中分別加入4毫升飽和碳酸鈉溶液與1滴酚酞溶液，，并將收集容器固定與鐵架臺(tái)上。在反應(yīng)容器中依次加入反應(yīng)物，并將滴液漏斗塞進(jìn)試管中，關(guān)閉漏斗的活塞，然后將其固定于鐵架臺(tái)上。在將具支試管與干燥管連接之后，確認(rèn)干燥管的末端已插入收集容器液面以下后，開始給反應(yīng)試管加熱。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在加熱過程中，反應(yīng)試管中的液體很快就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，在收集容器的液體上方會(huì)出現(xiàn)無色的油狀物質(zhì)。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，大概可收集約3毫升的乙酸乙酯，并可聞到果香味。

結(jié)束語：通過對反應(yīng)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，不僅可以將原有教材中的不足都加以彌補(bǔ)，還能使實(shí)現(xiàn)的效果更加明顯。經(jīng)由改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，不僅在反應(yīng)時(shí)間上大大縮短，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也更加利于觀察。尤其是將原有的原料加入方式改為滴加乙酸的方式，更是提高了乙酸的轉(zhuǎn)化效率。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)一是可以有效減少乙酸的浪費(fèi)，其次也避免了產(chǎn)物乙酸乙酯的流出，而且還能使乙酸乙酯的香味能滲透出來，提升了實(shí)驗(yàn)的觀察效果。此外，通過對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐改進(jìn)，也加深了對乙酸乙酯生成反應(yīng)的學(xué)習(xí)，并提高了對化學(xué)反應(yīng)過程的認(rèn)識(shí)及推理邏輯能力的提升。

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