Question

6．實驗室制備乙酸乙酯，是將3mL乙醇加入一支試管中，然后邊振蕩試管，邊慢慢加入2mL濃H₂SO₄和2mL乙酸，按如圖連接好裝置，在酒精燈上加熱．觀察現(xiàn)象．
I．原理 （1）濃硫酸（ ）溶于乙醇中并不是簡單的物理溶解而是伴隨著化學反應，生成了硫酸乙酯（）和硫酸二乙酯（ ）．
請寫出濃硫酸與乙醇反應生成硫酸二乙酯的化學方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂SO₂+2H₂O．
（2）生成的硫酸乙酯，硫酸二乙酯遇乙酸在加熱的條件下發(fā)生酸解生成乙酸乙酯．
請寫出硫酸乙酯與乙酸反應的化學方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．
（3）根據以上信息結合平時所學，判斷下列說法正確的是CE
A．催化劑不參加化學反應
B．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質可能改變
C．催化劑參加化學反應，但反應前后質量和化學性質不變
D．催化劑不但可以改變反應速率也可以改變可逆反應進行的程度
E．催化劑是通過改變化學反應途徑進而改變活化能，從而改變化學反應速率的
（4）實驗過程中先用小火，一段時間以后，又改用大火加熱原因是：開始小火加熱是為了減少乙酸特別是乙醇的揮發(fā)，后來大火加熱是為了及時蒸出乙酸乙酯使平衡不斷正移．
（5）在右邊試管中收集乙酸乙酯，用分液方法可以將乙酸乙酯分離出來．分離出來的乙酸乙酯一般用氯化鈣除去其中的乙醇（填名稱）雜質，再用b  （a．P₂O₅  b．無水Na₂SO₄  c．堿石灰 d．NaOH）干燥劑對其進行干燥．最后得乙酸乙酯2mL．計算乙酸乙酯的產率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）乙醇與濃硫酸生成酯，即類似于酯化反應，根據酯化反應的斷鍵規(guī)律得乙醇與濃硫酸反應生成硫酸乙二酯的化學方程式；（2）根據酯化反應的規(guī)律可得硫酸乙酯的結構式，硫酸乙酯與酸反應生成乙酸乙酯，觀察硫酸乙酯與乙酸乙酯的結構，滿足取代反應的規(guī)律，得化學方程式；（3）結合信息，濃硫酸通過改變反應途徑參與了該反應；（4）乙酸乙醇極易揮發(fā)，產物的減少不利于反應進行，需小火防止其揮發(fā)，為了使反應充分進行，大火蒸發(fā)出產物有利于平衡正向移動；（5）分離出來的乙酸乙酯中混有少量乙醇和水的混合液，氯化鈣可以吸水，除乙醇，再用無水硫酸鈉干燥；由題中信息計算，乙醇多，乙酸反應完全，算出理論上．生成乙酸乙酯的質量，再計算產率．

解答 解：（1）題中信息濃硫酸與乙醇生成酯類物質，即類似于酯化反應，根據酯化反應斷鍵規(guī)律：酸的羥基與醇羥基上的氫原子結合生成水，得濃硫酸與乙醇生成硫酸乙二酯的化學方程式：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O．故答案為：2C₂H₅OH+H₂SO₄→（OC₂H₅）₂ SO₂+2H₂O；（2）由（1）可得濃硫酸與乙醇反應生成產物硫酸乙酯的結構簡式為：C₂H₅OSO₂（OH），由題硫酸乙酯與乙酸生成乙酸乙酯，觀察可知硫酸乙酯中-SO₂（OH）基團被乙酸中的CH₃CO-基團取代，根據取代反應的規(guī)律，可得硫酸乙酯與乙酸的反應方程式：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄．故答案為：C₂H₅OSO₂（OH）+CH₃COOH→CH₃COOC₂H₅+H₂SO₄ （3）由題中的信息，硫酸在該反應中做催化劑，通過改變反應途徑參與了反應，但反應前后濃硫酸并未改變，所以CE正確．故答案為：C E；（4）乙酸乙醇均易揮發(fā)，所以為了防止反應物揮發(fā)減少，開始小火加熱，乙酸與乙醇生成乙酸乙酯的反應是一個可逆反應，為了使反應充分，減少生成物促使反應正向移動，所以大火蒸發(fā)出產物乙酸乙酯．故答案為：開始小火加熱是為了減少乙酸特別是乙醇的揮發(fā)，后來大火加熱是為了及時蒸出乙酸乙酯使平衡不斷正移；
（5）從飽和碳酸鈉溶液中分離出的乙酸乙酯中含有少量乙醇與水的混合液，無水氯化鈣吸水，能除掉乙醇；乙酸乙酯在酸性堿性條件下易水解，五氧化二磷與水生成磷酸顯酸性，堿石灰中有氫氧化鈉，會使乙酸乙酯水解，所以ac錯誤，選b．由方程式可知，n（乙酸）：n（乙醇）：n（乙酸乙酯）=1：1：1，由題計算：m（乙酸）=2ml×1.05g/ml=2.1g，則n（乙酸）=2.1g÷60g/mol=0.035mol，m（乙醇）=3ml×0.79g/ml=2.37g，則n（乙醇）=2.37g÷46g/mol=0.05mol，n（乙醇）：n（乙酸）=0.05：0.035＞1：1，說明乙醇過多，乙酸反應完全，由乙酸計算乙酸乙酯，則理論上生成的乙酸乙酯也為0.035mol，質量為0.035mol×88g/mol=3.08g，實際生成的乙酸乙酯質量為2ml×0.9g/ml=1.8g，故乙酸乙酯的產率為1.8÷3.08×100%≈5≈58.4%．故答案為：乙醇；b；58.4%

點評 本題考查乙酸乙酯等制備，催化劑在反應中的用途，物質的分離提純，化學原理的運用以及產率的計算，考生需要將已有的一些知識運用到實際情況中，計算不能出錯．