Question

3．实验室制备乙酸乙酯，是将3mL乙醇加入一支试管中，然后边振荡试管，边慢慢加入2mL浓H₂SO₄和2mL乙酸，按如图连接好装置，在酒精灯上加热．观察现象．
（1）请写出制取乙酸乙酯的化学方程式：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
（2）简述用碳酸钠饱和溶液吸收乙酸乙酯的有点中和挥发出来的乙酸，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸乙酯的香味；溶解挥发出来的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层得到酯．
（3）根据以上信息结合平时所学，判断下列说法正确的是CE
A．催化剂不参加化学反应
B．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质可能改变
C．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质不变
D．催化剂不但可以改变反应速率也可以改变可逆反应进行的程度
E．催化剂是通过改变化学反应途径进而改变活化能，从而改变化学反应速率
（4）实验过程中先用小火，一段时间以后，又改用大火加热原因是：开始时用小火加热，目的是加快反应速率，同时由于反应物乙酸、乙醇沸点较低，小火加热防止反应物为来得及反应而挥发损失，后改用大火加热，只因为反应为可逆反应，及时蒸出生成的乙酸乙酯，使反应向右进行．
（5）在右边试管中收集乙酸乙酯，用分液方法可以将乙酸乙酯分离出来．分离出来的乙酸乙酯一般用氯化钙除去其中的乙醇（填名称）杂质，再用b （a．P₂O₅  b．无水Na₂SO₄  c．碱石灰 d．NaOH）干燥剂对其进行干燥．最后得乙酸乙酯2mL．计算乙酸乙酯的产率58.4%[已知乙醇密度：0.79（g•cm^-3）；乙酸密度：1.05（g•cm^-3）；乙酸乙酯密度：0.90（g•cm^-3）]．

Answer 1

分析 （1）乙酸和乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应，生成乙酸乙酯和水；
（2）和碳酸钠溶液与乙酸反应除去乙酸、同时降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层；
（3）催化剂参与化学反应，改变反应历程，降低了正、逆反应的活化能，增大了活化分子的百分数而改变反应速率，不能使原本不能发生的反应得以发生；
（4）开始时用酒精灯对左试管小火加热根据温度对反应速率影响及乙酸乙酯、乙醇、乙酸的沸点进行分析；后改用大火加热根据反应为可逆反应及时蒸出生成的乙酸乙酯，使反应向右进行；
（5）用用饱和食盐水和饱和氯化钙洗涤除去碳酸钠和乙醇，无水硫酸钠吸水形成硫酸钠结晶水合物；不能选择P₂O₅、碱石灰和NaOH等固体干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或碱性条件下水解，根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算解答．

解答 解：（1）乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，同时该反应可逆，反应的化学方程式为：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，
故答案为：CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）制备乙酸乙酯时常用饱和碳酸钠溶液，目的是中和挥发出来的乙酸，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸乙酯的香味；溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层得到酯；
故答案为：中和挥发出来的乙酸，使之转化为乙酸钠溶于水中，便于闻乙酸乙酯的香味；溶解挥发出来的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层得到酯；
（3）A．催化剂参加化学反应，故错误；
B．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质不会改变，故错误；
C．催化剂参加化学反应，但反应前后质量和化学性质不变，故正确；
D．催化剂可以改变反应速率，不可以改变可逆反应进行的程度，故错误；
E．催化剂是通过改变化学反应途径进而改变活化能，从而改变化学反应速率，故正确．
故选CE；
（4）本实验反应开始时用小火加热，目的是加快反应速率，同时由于反应物乙酸、乙醇沸点较低，小火加热防止反应物为来得及反应而挥发损失，后改用大火加热，只因为反应为可逆反应，及时蒸出生成的乙酸乙酯，使反应向右进行．
故答案为：开始时用小火加热，目的是加快反应速率，同时由于反应物乙酸、乙醇沸点较低，小火加热防止反应物为来得及反应而挥发损失，后改用大火加热，只因为反应为可逆反应，及时蒸出生成的乙酸乙酯，使反应向右进行．
（5）乙酸乙酯中混有碳酸钠和乙醇，用饱和食盐水萃取碳酸钠，用氯化钙除去少量乙醇，用无水硫酸钠除去少量的水，无水硫酸钠吸水形成硫酸钠结晶水合物；不能选择P₂O₅、碱石灰和NaOH等固体干燥剂，以防乙酸乙酯在酸性（P₂O₅遇水生成酸）或碱性条件下水解，所以b正确，将3mL乙醇加入一支试管中，然后边振荡试管，边慢慢加入2mL浓H₂SO₄和2mL乙酸，最后得乙酸乙酯2mL．
                 CH₃COOH+HOCH₂CH₃$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
                        60                  46                        88                18
1.05（g•cm^-3）×2mL    3mL×0.79（g•cm^-3）       
乙醇剩余，乙酸完全反应，得到乙酸乙酯的质量=$\frac{88×1.05×2}{60}$g=3.08g，实际产量=2mL×0.90（g•cm^-3）=1.8g，所以产率=$\frac{1.8g}{3.08g}$×100%≈58.4%，故答案为：58.4%．

点评 本题考查了乙酸乙酯的制备方法、可逆反应特点，题目难度中等，注意掌握乙酸乙酯的反应原理及制备方法，明确可逆反应特点，浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、长导管在酯化反应中的作用为考查的热点，要求学生熟练掌握．