高中化學(xué)必修二生成乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)探究

彭鑫

摘 ?要：生成乙酸乙酯的反應(yīng)不僅是典型的酯化反應(yīng)，也是普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《化學(xué)2（必修）》中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。對生成乙酸乙酯的反應(yīng)進(jìn)行分析改進(jìn)，化抽象為具體，使學(xué)生更容易理解酯化反應(yīng)，了解有機(jī)實(shí)驗(yàn)基本操作。

關(guān)鍵詞：改進(jìn);實(shí)驗(yàn)設(shè)計;催化劑;反應(yīng)

1引言

現(xiàn)在的高中化學(xué)教材中，化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與我們實(shí)際生活生產(chǎn)息息相關(guān)。因此在教學(xué)的過程中，我們不僅要注重向?qū)W生傳輸知識，更要注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的動機(jī)，提高學(xué)生思維發(fā)展能力、創(chuàng)新發(fā)展、實(shí)踐操作的能力。

2教材中乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)的介紹與探究

2.1教材中乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)的介紹

本實(shí)驗(yàn)是在普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《化學(xué)2（必修）》第三章有機(jī)化合物第三節(jié)生活中兩種常見的有機(jī)物實(shí)驗(yàn)3-4。具體實(shí)驗(yàn)過程如下：在一只試管中加入3mL乙醇，然后邊振蕩試管邊加入2mL濃硫酸和2mL乙酸;按圖<一>：即教材圖3-17，安裝好裝置，用酒精燈緩慢加熱，將產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管冷凝通到飽和碳酸鈉溶液的液面上，觀察現(xiàn)象。

2.2對乙酸乙酯合成實(shí)驗(yàn)的探究

2.2.1按照教材實(shí)驗(yàn)裝置及步驟做實(shí)驗(yàn)，存在如下問題：

（1）試管中加入3mL乙醇、2mL濃硫酸和2mL乙酸，共7mL液體為保證實(shí)驗(yàn)的安全性，需要大號的試管，但使用大號試管會延長加熱時間，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能在較短的時間出現(xiàn)，且大試管操作不便，使裝置較為復(fù)雜。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置僅用兩根用乳膠管相連導(dǎo)管作為冷凝部分，反應(yīng)裝置與接收裝置相距較短會使產(chǎn)物因冷凝時間不夠而造成產(chǎn)量較低。

（3）實(shí)驗(yàn)中加入2mL濃硫酸作為催化劑，反應(yīng)中控制不當(dāng)易引起反應(yīng)物乙醇和乙酸發(fā)生碳化，易使產(chǎn)物色澤變深，反應(yīng)后的酸性廢棄液不易分離，腐蝕性強(qiáng)。

2.2.2催化劑的探究

通過查閱資料，可知本實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是乙醇與乙酸在氫離子的催化作用下發(fā)生酯化反應(yīng)生成酯和水，因此在理論上能產(chǎn)生氫離子且對反應(yīng)物無影響的藥品都能應(yīng)用于此反應(yīng)。通過參閱大量的文獻(xiàn)資料，本反應(yīng)可使用的催化劑包括主要包括NaHSO4，、FeCl3、濃硫酸三種。

3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

3.1裝置的改進(jìn)

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是乙醇與乙酸在催化劑的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的乙酸乙酯蒸汽在加熱的條件下?lián)]發(fā)出來，經(jīng)過冷凝形成液體進(jìn)入接收器中，若冷凝時間不夠，蒸汽未完全冷凝成液體，生成乙酸乙酯量少，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。在兩個導(dǎo)管之間連接一根長直導(dǎo)管，增加了生成物到達(dá)接收器之前的距離，從而促進(jìn)了導(dǎo)管內(nèi)外能量的交換使蒸汽盡可能完全的的冷卻成液體，得到更多的產(chǎn)品，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也就更明顯。

3.2 催化劑的改進(jìn)

（1）實(shí)驗(yàn)儀器：天平、15mm*120mm、18mm*180mm試管各一只，鐵架臺（2架），直導(dǎo)管，直角導(dǎo)管，彎角導(dǎo)管，橡膠管（3個），活塞，酒精燈，10mL量筒

（2）實(shí)驗(yàn)藥品：95%乙醇、FeCl3和冰乙酸

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：在一只試管中加入3mL乙醇，然后邊振蕩試管邊加入2mL乙酸，振蕩均勻后加入0.1g FeCl3，按照改進(jìn)后的裝置圖<二>，安裝好裝置，用酒精燈加熱2min，將產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)導(dǎo)管冷凝通到飽和碳酸鈉溶液的液面上，觀察現(xiàn)象。

（4）催化劑改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，導(dǎo)管中明顯有蒸汽和液體。在飽和碳酸鈉溶液的液面上方有透明的油狀液體產(chǎn)生，并有香味，現(xiàn)象明顯。

3.3反應(yīng)后向生成物中加入石蕊試液后混合物的顏色變化

3.3.1加入石蕊試液的原因

向反應(yīng)后的產(chǎn)物中加入石蕊試液，觀察試管中液體顏的色變化，既可以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，又可以使學(xué)生形象直觀的理解飽和碳酸鈉溶液的作用。

本實(shí)驗(yàn)中選擇石蕊試液而不選擇酚酞試液是因?yàn)榉磻?yīng)后加入酚酞試液，液體均為紅色，振蕩后顏色變淺，前后對比不夠明顯。

3.3.2實(shí)驗(yàn)過程

反應(yīng)完成后，沿試管壁緩慢加入2滴石蕊試液，其顏色變化主要分為四個階段：

（1）未振蕩時，在有機(jī)層下部出現(xiàn)紅色。如圖<二>

（2）隨著時間稍長，在有機(jī)層的靠近水層出現(xiàn)紫色。如圖<三>

（3）輕微的振蕩試管，有機(jī)層中紅色區(qū)域變多，在有機(jī)層的靠近水層的紫色消失，出現(xiàn)藍(lán)色，有機(jī)層高度減小。如圖<四>

（4）不斷振蕩，有機(jī)層中逐漸紅色消失且有氣泡產(chǎn)生，無機(jī)層中藍(lán)色區(qū)域擴(kuò)大。最終有機(jī)層變?yōu)闊o色且高度減小，整個無機(jī)層變藍(lán)且高度增大。如圖<五>

4結(jié)論

經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)分析，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《化學(xué)2（必修）》第三章有機(jī)化合物第三節(jié)生活中兩種常見的有機(jī)物實(shí)驗(yàn)3-4，生成乙酸乙酯的反應(yīng)的裝置改為如圖<二>所示，藥品用量改為：3mL乙醇、2mL乙酸和0.1gFeCl3，此時具有最佳實(shí)驗(yàn)效果。

正丁醇是另一種醇，甲酸是另一種酸，正丁醇與甲酸反應(yīng)生成甲酸丁酯。從正丁醇與甲酸的實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生更了解酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)是指酸與醇反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)，是一類物質(zhì)與另一類物質(zhì)的反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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