Question

4．乙酸正丁酯是无色透明有愉快果香气味的液体，可由乙酸和正丁醇制备．反应的化学方程式如下：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
发生的副反应如下：

有关化合物的物理性质见下表：

化合物	密度（g•cm-3）	水溶性	沸点（℃）
冰乙酸	1.05	易溶	118.1
正丁醇	0.80	微溶	117.2
正丁醚	0.77	不溶	142.0
乙酸正丁酯	0.90	微溶	126.5

已知：乙酸正丁酯、正丁醇和水组成三元共沸物恒沸点为90.7℃．
合成：
方案甲：采用装置甲（分水器预先加入水，使水面略低于分水器的支管口），在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入11.5mL（0.125mol）正丁醇和7.2mL（0.125mol）冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸和2g沸石，摇匀．按下图安装好带分水器的回流反应装置，通冷却水，圆底烧瓶在电热套上加热煮沸．在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水（注意保持分水器中水层液面仍保持原来高度，使油层尽量回到圆底烧瓶中）．反应基本完成后，停止加热．
方案乙：采用装置乙，加料方式与方案甲相同．加热回流，反应60min后停止加热．

提纯：甲乙两方案均采用蒸馏方法．操作如下：

请回答：
（1）a处水流方向是进水（填“进水”或“出水”），仪器b的名称（直形）冷凝管．
（2）合成步骤中，方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加时．
（3）提纯过程中，步骤②是为了除去有机层中残留的酸，检验有机层已呈中性的操作是用玻璃棒蘸取有机层，点在pH试纸上，与标准比色卡对照，读取pH值判断；步骤③的目的是除去溶于酯中的少量无机盐．
（4）下列有关洗涤过程中分液漏斗的使用正确的是BC．
A．分液漏斗使用前必须要检漏，只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B．洗涤时振摇放气操作应如图戊所示
C．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
D．洗涤完成后，先放出下层液体，然后继续从下口放出有机层置于干燥的锥形瓶中
（5）按装置丙蒸馏，最后圆底烧瓶中残留的液体主要是正丁醚；若按图丁放置温度计，则收集到的产品馏分中还含有正丁醇．
（6）实验结果表明方案甲的产率较高，原因是通过分水器及时分离出产物水，有利于酯化反应的进行，提高酯的产率．

Answer 1

分析 （1）根据采用逆流的方法冷却效果好判断水流方向，根据装置图可知仪器名称；
（2）乙酸与正丁醇反应得到乙酸正丁酯与水，根据是否有水产生可判断反应是否基本完成；
（3）可用pH主试纸测有机层的酸碱性，用水洗有机物主要目的是除去有机物中少量的无机盐；
（4）分液漏斗的使用方法为：
A．分液漏斗使用前必须要检漏，要分液漏斗的旋塞芯处和上口的活塞都不漏水才可使用；
B．洗涤时振摇放气，应打开分液漏斗的旋塞，此时分液漏斗下管口应略高于口部；
C．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，使内外压强相等，便于液体流下；
D．洗涤完成后，先放出下层液体，然后从上口倒出有机层置于干燥的锥形瓶中；
（5）要蒸馏时，烧瓶最后留下的物质为沸点最高的物质，据此判断；若按图丁放置温度计，水银球的位置偏低，则收集到的产品馏分中还含有沸点较低的物质，据此判断；
（6）乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯是可逆反应，根据实验装置图可知，该实验通过分水器及时分离出产物水，有利于酯化反应的进行，提高酯的产率；

解答 解：（1）由于采用逆流的方法冷却效果好，所以a处水流方向是进水，根据装置图可知仪器b的名称是（直形）冷凝管，
故答案为：进水；（直形）冷凝管；
（2）乙酸与正丁醇反应得到乙酸正丁酯与水，所以方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加时，
故答案为：分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加时；
（3）可用pH主试纸测有机层的酸碱性，其操作为用玻璃棒蘸取有机层，点在pH试纸上，与标准比色卡对照，读取pH值判断，用水洗有机物主要目的是除去溶于酯中的少量无机盐，
故答案为：用玻璃棒蘸取有机层，点在pH试纸上，与标准比色卡对照，读取pH值判断；除去溶于酯中的少量无机盐；
（4）分液漏斗的使用方法为：
A．分液漏斗使用前必须要检漏，要分液漏斗的旋塞芯处和上口的活塞都不漏水才可使用，故A错误；
B．洗涤时振摇放气，应打开分液漏斗的旋塞，此时分液漏斗下管口应略高于口部，故B正确；
C．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，使内外压强相等，便于液体流下，故C正确；
D．洗涤完成后，先放出下层液体，然后从上口倒出有机层置于干燥的锥形瓶中，故D错误，
故答案为：BC；
（5）要蒸馏时，烧瓶最后留下的物质为沸点最高的物质，所以最后圆底烧瓶中残留的液体主要是正丁醚；若按图丁放置温度计，水银球的位置偏低，则收集到的产品馏分中还含有沸点较低的物质，所以收集到的产品馏分中还含有正丁醇，
故答案为：正丁醚；正丁醇；
（6）乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯是可逆反应，根据实验装置图可知，该实验通过分水器及时分离出产物水，有利于酯化反应的进行，提高酯的产率，
故答案为：通过分水器及时分离出产物水，有利于酯化反应的进行，提高酯的产率．

点评 本题考查有机物的合成实验，涉及化学仪器及使用、反应原理、实验基本操作、装置图的分析等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．