Question

3．實(shí)驗(yàn)室用乙酸和正丁醇制備乙酸正丁酯．有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表．

化合物	相對(duì)分子質(zhì)量	密度/g•cm-3	沸點(diǎn)/℃	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）乙酸正丁酯的制備
①在干燥的50mL圓底燒瓶中，加入13.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸，搖勻，投入1～2粒沸石．然后安裝分水器（作用：實(shí)驗(yàn)過程中不斷分離除去反應(yīng)生成的水）、溫度計(jì)及回流冷凝管，加熱冷凝回流反應(yīng)
（二）產(chǎn)品的精制
②將分水器分出的酯層和反應(yīng)液一起倒入分液漏斗中，用10mL的水洗滌．有機(jī)層繼續(xù)用10mL 10% Na₂CO₃洗滌至中性，再用10mL的水洗滌，最后將有機(jī)層轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，再用無(wú)水硫酸鎂干燥．
③將干燥后的乙酸正丁酯濾入50mL燒瓶中，常壓蒸餾，收集125～127℃的餾分，得11.6g乙酸正丁酯
請(qǐng)回答有關(guān)問題．
（1）冷水應(yīng)該從冷凝管a（填a或b）管口通入．
（2）步驟①中不斷從分水器下部分出生成的水的目的是使用分水器分離出水，使平衡正向移動(dòng)，提高反應(yīng)產(chǎn)率，步驟①中判斷反應(yīng)終點(diǎn)的依據(jù)是分水器中的水層量不再增加．
（3）產(chǎn)品的精制過程步驟②中，第一次水洗的目的是除去乙酸及少量的正丁醇，用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機(jī)層，該步操作的目的是除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)．
（4）下列關(guān)于分液漏斗的使用敘述正確的是D
A．分液漏斗使用前必須要檢漏，只要分液漏斗的旋塞芯處不漏水即可使用
B．裝液時(shí)，分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的$\frac{2}{3}$
C．萃取振蕩操作應(yīng)如圖所示
D．放出液體時(shí)，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔
（5）步驟③的常壓蒸餾，需收集126℃的餾分，沸點(diǎn)大于140℃的有機(jī)化合物的蒸餾，一般不用上述冷凝管而用空氣冷凝管，可能原因是防止因溫差過大，冷凝管炸裂
（6）該實(shí)驗(yàn)過程中，生成乙酸正丁酯（式量116）的產(chǎn)率是80%．

Answer 1

分析 （1）冷凝管中冷凝水應(yīng)從下口進(jìn)上口出；
（2）分離出生成的水，有利于平衡向生成乙酸正丁酯的方向移動(dòng)；分水器中的水層量不再增加，說(shuō)明反應(yīng)結(jié)束；
（3）乙酸與水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗滌，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機(jī)層，除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)；
（4）A．旋塞與玻璃塞處均檢驗(yàn)是否漏水；
B．分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的一半；
C．應(yīng)使分液漏斗口朝下，使分液漏斗長(zhǎng)頸朝上；
D．放出液體時(shí)，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗內(nèi)氣壓，便于液體流向；
（5）溫差過大，容易導(dǎo)致冷凝管炸裂；
（6）先根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算酸和醇哪個(gè)過量，按照量少的計(jì)算理論上酯的量，實(shí)際上酯的量與理論值之比即為酯的產(chǎn)率．

解答 解：（1）采取逆流原理，冷凝管中冷凝水應(yīng)從下口進(jìn)上口出，
故答案為：a；
（2）反應(yīng)生成酯與水，屬于可逆反應(yīng)，使用分水器分離出水，使平衡正向移動(dòng)，提高反應(yīng)產(chǎn)率；分水器中的水層量不再增加，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，
故答案為：使用分水器分離出水，使平衡正向移動(dòng)，提高反應(yīng)產(chǎn)率；分水器中的水層量不再增加；
（3）乙酸與水互溶，正丁醇溶于水，先用水洗滌，可以除去乙酸及少量的正丁醇；用飽和Na₂CO₃溶液洗滌有機(jī)層，除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)，
故答案為：除去乙酸及少量的正丁醇；除去產(chǎn)品中含有的乙酸等雜質(zhì)；
（4）A．旋塞與玻璃塞處均檢驗(yàn)是否漏水，故A錯(cuò)誤；
B．分液漏斗中液體的總體積不得超過其容積的一半，故B錯(cuò)誤；
C．應(yīng)使分液漏斗口朝下，使分液漏斗長(zhǎng)頸朝上，便于放氣降低分液漏斗內(nèi)氣壓，故C錯(cuò)誤；
D．放出液體時(shí)，需將玻璃塞打開或使塞上的凹槽對(duì)準(zhǔn)漏斗口上的小孔，平衡分液漏斗內(nèi)氣壓，便于液體流向，故D正確，
故答案為：D；
（5）沸點(diǎn)大于140℃的有機(jī)化合物的蒸餾，用冷凝水冷凝，溫差過大，容易導(dǎo)致冷凝管炸裂，
故答案為：防止因溫差過大，冷凝管炸裂；
（6）13.5mL正丁醇的質(zhì)量為13.5mL×0.80g/mL=10.8g，7.2mL冰醋酸的質(zhì)量為7.2mL×1.045g/mL=7.524g，
設(shè)理論上10.8g正丁醇完全反應(yīng)需乙酸的質(zhì)量是y，則：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g          74g
y            10.8g
y=$\frac{10.8g×60g}{74g}$=8.76g＞7.524，所以乙酸不足，按照乙酸的量計(jì)算乙酸正丁醇酯的理論質(zhì)量，
設(shè)乙酸正丁醇酯的理論質(zhì)量為x，則：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g                             116g
7.524g                          x
所以x=$\frac{7.524g×116g}{60g}$=14.5464g
則乙酸正丁酯的產(chǎn)率為$\frac{11.6g}{14.5464g}$×100%≈80%，
故答案為：80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)，涉及對(duì)反應(yīng)原理的理解應(yīng)用、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率計(jì)算等，注意根據(jù)乙酸乙酯的制備進(jìn)行知識(shí)遷移應(yīng)用，較好的考查學(xué)生的分析能力、數(shù)據(jù)處理能力，難度中等．