Question

3．实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的相关数据如下表．

化合物	相对分子质量	密度/g•cm-3	沸点/℃	溶解度/100g水
正丁醇	74	0.80	118.0	9
冰醋酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

（一）乙酸正丁酯的制备
①在干燥的50mL圆底烧瓶中，加入13.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3～4滴浓硫酸，摇匀，投入1～2粒沸石．然后安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管，加热冷凝回流反应
（二）产品的精制
②将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL的水洗涤．有机层继续用10mL 10% Na₂CO₃洗涤至中性，再用10mL的水洗涤，最后将有机层转移至锥形瓶中，再用无水硫酸镁干燥．
③将干燥后的乙酸正丁酯滤入50mL烧瓶中，常压蒸馏，收集125～127℃的馏分，得11.6g乙酸正丁酯
请回答有关问题．
（1）冷水应该从冷凝管a（填a或b）管口通入．
（2）步骤①中不断从分水器下部分出生成的水的目的是使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率，步骤①中判断反应终点的依据是分水器中的水层量不再增加．
（3）产品的精制过程步骤②中，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇，用饱和Na₂CO₃溶液洗涤有机层，该步操作的目的是除去产品中含有的乙酸等杂质．
（4）下列关于分液漏斗的使用叙述正确的是D
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．装液时，分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的$\frac{2}{3}$
C．萃取振荡操作应如图所示
D．放出液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
（5）步骤③的常压蒸馏，需收集126℃的馏分，沸点大于140℃的有机化合物的蒸馏，一般不用上述冷凝管而用空气冷凝管，可能原因是防止因温差过大，冷凝管炸裂
（6）该实验过程中，生成乙酸正丁酯（式量116）的产率是80%．

Answer 1

分析 （1）冷凝管中冷凝水应从下口进上口出；
（2）分离出生成的水，有利于平衡向生成乙酸正丁酯的方向移动；分水器中的水层量不再增加，说明反应结束；
（3）乙酸与水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗涤，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用饱和Na₂CO₃溶液洗涤有机层，除去产品中含有的乙酸等杂质；
（4）A．旋塞与玻璃塞处均检验是否漏水；
B．分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的一半；
C．应使分液漏斗口朝下，使分液漏斗长颈朝上；
D．放出液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗内气压，便于液体流向；
（5）温差过大，容易导致冷凝管炸裂；
（6）先根据反应方程式计算酸和醇哪个过量，按照量少的计算理论上酯的量，实际上酯的量与理论值之比即为酯的产率．

解答 解：（1）采取逆流原理，冷凝管中冷凝水应从下口进上口出，
故答案为：a；
（2）反应生成酯与水，属于可逆反应，使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率；分水器中的水层量不再增加，说明反应到达终点，
故答案为：使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率；分水器中的水层量不再增加；
（3）乙酸与水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗涤，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用饱和Na₂CO₃溶液洗涤有机层，除去产品中含有的乙酸等杂质，
故答案为：除去乙酸及少量的正丁醇；除去产品中含有的乙酸等杂质；
（4）A．旋塞与玻璃塞处均检验是否漏水，故A错误；
B．分液漏斗中液体的总体积不得超过其容积的一半，故B错误；
C．应使分液漏斗口朝下，使分液漏斗长颈朝上，便于放气降低分液漏斗内气压，故C错误；
D．放出液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗内气压，便于液体流向，故D正确，
故答案为：D；
（5）沸点大于140℃的有机化合物的蒸馏，用冷凝水冷凝，温差过大，容易导致冷凝管炸裂，
故答案为：防止因温差过大，冷凝管炸裂；
（6）13.5mL正丁醇的质量为13.5mL×0.80g/mL=10.8g，7.2mL冰醋酸的质量为7.2mL×1.045g/mL=7.524g，
设理论上10.8g正丁醇完全反应需乙酸的质量是y，则：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g          74g
y            10.8g
y=$\frac{10.8g×60g}{74g}$=8.76g＞7.524，所以乙酸不足，按照乙酸的量计算乙酸正丁醇酯的理论质量，
设乙酸正丁醇酯的理论质量为x，则：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g                             116g
7.524g                          x
所以x=$\frac{7.524g×116g}{60g}$=14.5464g
则乙酸正丁酯的产率为$\frac{11.6g}{14.5464g}$×100%≈80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查有机物物质制备的实验，涉及对反应原理的理解应用、对操作的分析评价、物质的分离提纯、产率计算等，注意根据乙酸乙酯的制备进行知识迁移应用，较好的考查学生的分析能力、数据处理能力，难度中等．