化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告乙酸乙酯的合成

1、.乙酸乙酯的合成一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、 通過乙酸乙酯的制備，加深對(duì)酯化反應(yīng)的理解；2、 了解提高可逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的實(shí)驗(yàn)方法；3、 熟練蒸餾、回流、干燥、氣相色譜、液態(tài)樣品折光率測(cè)定等技術(shù)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理本實(shí)驗(yàn)用乙酸與乙醇在少量濃硫酸催化下反應(yīng)生成乙酸乙酯：副反應(yīng)：由于酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)只有2/3的物料轉(zhuǎn)變?yōu)轷ァ榱颂岣啧サ漠a(chǎn)率，通常都讓某一原料過量，或采用不斷將反應(yīng)產(chǎn)物酯或水蒸出等措施，使平衡不斷向右移動(dòng)。因?yàn)橐掖急阋?、易得，本?shí)驗(yàn)中乙醇過量。但在工業(yè)生產(chǎn)中一般使乙酸過量，以便使乙醇轉(zhuǎn)化完全，避免由于乙醇和水及乙酸乙酯形成二元或三元共沸物給分離帶來困難，而乙酸通過洗滌、分液很

2、容易除去。由于反應(yīng)中有水生成，而水和過量的乙醇均可與乙酸乙酯形成共沸物，如表一表示。這些共沸物的沸點(diǎn)都很低，不超過72 ，較乙醇的沸點(diǎn)和乙酸的沸點(diǎn)都低，因此很容易被蒸餾出來。蒸出的粗餾液可用洗滌、分液除去溶于其中的乙酸、乙醇等，然后用干燥劑去除共沸物中的水分，再進(jìn)行精餾便可以得到純的乙酸乙酯產(chǎn)品。表一、乙酸乙酯共沸物的組成與沸點(diǎn)沸點(diǎn)/組成、%乙酸乙酯乙醇水70.282.68.49.070.491.98.171.869.031.0三、 主要物料及產(chǎn)物的物理常數(shù)表二、主要物料及產(chǎn)物的物理常數(shù)名稱相對(duì)分子質(zhì)量性狀相對(duì)密度熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/溶解度g/(100g水)g/(100g乙醇)乙醇46.07無色酒味透

3、明液體0.79-114.178.3乙酸60.052無色酸味透明液體1.0516.6117.9乙酸乙酯88.10無色果香味透明液體0.90-83.677.2微溶精品.濃硫酸98.08無色無味油狀液體1.84高沸點(diǎn)四、 主要儀器設(shè)備儀器100ml三口燒瓶；滴液漏斗；蒸餾彎頭；溫度計(jì)；直形冷凝管；250ml分液漏斗；50ml錐形瓶3個(gè)；25ml梨形燒瓶；蒸餾頭；阿貝(abbe)折光儀；氣相色譜儀。試劑冰醋酸；無水乙醇；濃硫酸；na2co3飽和溶液；cacl2飽和溶液；nacl飽和溶液。五、 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象表三、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象時(shí)間操作現(xiàn)象周二：11:4011:4512:5013:0113:0115:3

4、515:3515:3515:45在100 ml三口瓶中放入5ml乙醇；一邊搖動(dòng)，一邊慢慢地加入5ml濃h2so4；在滴液漏斗中(用恒壓滴液漏斗更佳)裝入剩下的20ml乙醇和14.3ml冰醋酸的混合液，搭好裝置(滴液漏斗末端應(yīng)浸入液面下，距瓶低約0.51cm，并讓溫度計(jì)的水銀球部插入液相中)；加熱反應(yīng)瓶；裝瓶?jī)?nèi)溫度為120時(shí)，將滴液漏斗中混合液慢慢地滴入反應(yīng)瓶中，調(diào)節(jié)加料速度，使和蒸出酯的速度大致相等；加料時(shí)間約需6090 min，這時(shí)保持反應(yīng)溫度為120125；加完后，繼續(xù)加熱10 min直至不再有液體餾出為止；反應(yīng)完畢后，把混合液倒入分液漏斗中，將飽和na2co3很緩慢地加入餾出液中，直至無

5、co2放出，靜置，放出下面的水層，用ph試紙測(cè)其酸堿性，如是酸性再用飽和na2co3洗滌，直至酯層呈中性；混合均勻，未見分層；有酒味和刺鼻的酸味；114；120；加液完成；有少量氣泡放出，液體分層；最后一次分液，水層為弱堿性；時(shí)間操作現(xiàn)象用等體積飽和nacl洗滌，放出下層廢液；用等體積飽和cacl2溶液洗滌兩次，放出下層廢液；從分液漏斗上口將酯層倒入干燥的錐形瓶中，加無水mgso4干燥(酌量加入，若分液完全，加小半勺即可液體分層；分層處出現(xiàn)少量白色絮狀物；精品.周三：12:1312:2512:4012:4512:5113:1313:1513:20)；將已干燥的酯層用錐形小漏斗加一小團(tuán)棉花過濾，

6、轉(zhuǎn)入25ml梨形瓶中；加入23粒沸石，加熱蒸餾；用若干個(gè)50ml錐形瓶收集不同溫度階段(溫度上升過程中、溫度穩(wěn)定時(shí)、溫度驟降后)的餾分；取第二瓶(溫度穩(wěn)定在76的餾分)在氣相色譜儀上做純度分析；用abbe折光儀測(cè)其折光率。開始加熱；有許多極細(xì)小的氣泡升上液面，偶有一兩個(gè)大氣泡；25，溫度緩慢上升；52，開始有前餾分；60，梨形瓶?jī)?nèi)液體開始沸騰；67.5，蒸出速度約2.5s/d；76，溫度穩(wěn)定，換錐形瓶；溫度迅速下降，換錐形瓶；停止加熱，剩余1ml以下黃色液體；乙酸乙酯純度99.9243%，另有一種雜質(zhì)，含量0.0757%；20下的折光率為1.3727。實(shí)驗(yàn)裝置圖：精品.裝 訂 線p. 4 六、

7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析由粗產(chǎn)品洗滌、蒸餾后得三瓶分餾產(chǎn)物，均為無色果香味液體，其質(zhì)量如下：1. 前餾分(溫度穩(wěn)定以前)：43.38g-35.15g(1號(hào)錐形瓶質(zhì)量)=8.13g；2. 中餾分(溫度穩(wěn)定在76時(shí))：39.72g-32.67g(2號(hào)錐形瓶質(zhì)量)=7.05g；3. 后餾分(溫度迅速下降后)：34.28g-31.25g(3號(hào)錐形瓶質(zhì)量)=3.08g。取中餾分在氣相色譜儀上測(cè)定純度，測(cè)得乙酸乙酯含量為99.9243%。另有一種雜質(zhì)，含量為0.0757%，預(yù)計(jì)為未洗凈的乙醇，因?yàn)檫^量na2co3未洗凈，部分cacl2與之反應(yīng)生成了caco3，剩余的cacl2不能把乙醇全部除盡。因此純度雖然較高，

8、但仍有可以改進(jìn)之處。在阿貝折光儀上測(cè)得室溫(20)下折光率為1.3727。七、 思考題1、 利用可逆反應(yīng)進(jìn)行合成時(shí)，選擇何種原料過量時(shí)，需要考慮哪幾種因素？答：通常過量的原料必須具有以下優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)成本較低、易得、對(duì)環(huán)境和人體的影響更小、引入的副反應(yīng)更少、反應(yīng)完成后更容易從體系中去除或回收。2、 粗乙酸乙酯中含有哪些雜質(zhì)？答：未反應(yīng)完全的乙醇、乙酸，酯化反應(yīng)同時(shí)生成的水，溶入的極少的硫酸等。若酯化反應(yīng)溫度控制不當(dāng)，高于140，乙醇分子間脫水，會(huì)有乙醚生成；高于170，乙醇分子內(nèi)脫水，會(huì)生成乙烯。3、 能否用濃naoh溶液代替飽和na2co3溶液洗滌？答：不能。酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，生成的乙酸乙酯在

9、強(qiáng)堿作用下很容易水解成乙醇和乙酸，影響產(chǎn)率。且加入飽和na2co3溶液有co2放出，可以指示中和是否完成，不易加堿過量。另外na2co3能跟揮發(fā)出的乙酸反應(yīng)，生成沒有氣味的乙酸鈉，便于聞到乙酸乙酯的香味。4、 用飽和cacl2溶液洗滌能除去什么？為什么要用飽和nacl溶液洗滌？是否能用水代替？答：用飽和cacl2溶液洗滌是為了除去乙酸乙酯中溶入的少量乙醇。用飽和nacl溶液洗滌是為了除去過量的na2co3，否則在下一步用飽和cacl2溶液洗滌時(shí)會(huì)產(chǎn)生絮狀的caco3沉淀。不能用水代替。因?yàn)橐宜嵋阴ピ谒杏幸欢ǖ娜芙舛?，加入nacl可以減小乙酸乙酯的溶解度，也就減少了這一步洗滌帶來的產(chǎn)物損失。另

10、外也增加了水層的密度，分液時(shí)更容易分層，避免出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。八、 討論、心得1、 實(shí)驗(yàn)操作注意點(diǎn)(1) 反應(yīng)溫度必須控制好，太高或太低都將影響到最后的結(jié)果。太高，會(huì)增加副產(chǎn)物乙醚的生成量，甚至生成亞硫酸；太低，反應(yīng)速率和產(chǎn)率都會(huì)降低。(2) 反應(yīng)過程中，滴加速度也要嚴(yán)格控制。速度太快，反應(yīng)溫度會(huì)迅速下降，同時(shí)會(huì)使乙醇和乙酸來不及發(fā)生反應(yīng)就被蒸出，影響產(chǎn)率。(3) 乙酸乙酯可與水或醇形成二元或三元共沸物，共沸物的形成將影響到餾分的沸程。共沸物的組成及沸點(diǎn)見表一。(4) 滴液漏斗、分液漏斗等帶活塞的儀器在使用前都要先檢漏。精品.(5) 濃硫酸在本反應(yīng)中起到催化、吸水的作用，故用量比較多。(6) 因?yàn)?/p>

11、本實(shí)驗(yàn)中水的存在對(duì)反應(yīng)平衡有影響，所以所有儀器都必須干燥，且選取基本不含水的冰醋酸和無水乙醇反應(yīng)。2、 關(guān)于乙酸乙酯乙酸乙酯在工業(yè)上的用途很廣，主要用作溶劑及染料和一些醫(yī)藥中間體的合成。 雖然乙酸乙酯屬于低級(jí)酯，有果香味，少量吸入對(duì)人體無害。但它易揮發(fā)，其蒸氣對(duì)眼、鼻、咽喉有刺激作用，高濃度吸入有麻醉作用，會(huì)引起急性肺水腫，并損害肝、腎。持續(xù)大量吸入，可致呼吸麻痹。誤服者可產(chǎn)生惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等。有致敏作用，會(huì)引發(fā)血管神經(jīng)障礙而致牙齦出血；還可致濕疹樣皮炎。若長(zhǎng)期接觸，有時(shí)可致角膜混濁、繼發(fā)性貧血、白細(xì)胞增多等。為了減少對(duì)實(shí)驗(yàn)者健康的危害，相關(guān)操作都應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。乙酸乙酯是易燃物，其

12、蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸，爆炸上限為11.5%，爆炸下限為2%(體積分?jǐn)?shù))。與氧化劑接觸猛烈反應(yīng)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。因此實(shí)驗(yàn)合成的乙酸乙酯不能直接倒入水池，必須回收處理。3、 阿貝折光儀及折光率測(cè)定阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)示意圖：1.底座；2.棱鏡調(diào)節(jié)旋鈕；3.圓盤組（內(nèi)有刻度板）；4.小反光鏡；5.支架；6.讀數(shù)鏡筒；7.目鏡；8.觀察鏡筒；9.分界線調(diào)節(jié)螺絲；10.消色凋節(jié)旋鈕；11.色散刻度尺；12.棱鏡鎖緊扳手；13.棱鏡組；14.溫度計(jì)插座；15.恒溫器接頭；16 保護(hù)罩；17 主軸；18 反光鏡測(cè)定時(shí)，試樣置于測(cè)

13、量棱鏡p的鏡面f上，棱鏡的折光率大于試樣的折光率。如果入射光i正好沿著棱鏡與試樣的界面f射入，會(huì)發(fā)生全反射：其折射光為零，入射角90，折射角為角10n，即臨界角。大于臨界角的區(qū)域構(gòu)成暗區(qū)，小于臨界角的構(gòu)成亮區(qū)?；衔锏恼酃饴食c本身的結(jié)構(gòu)和光線的波長(zhǎng)有關(guān)外，還受溫度等因素的影響。所以在報(bào)告折光率時(shí)必須注明所用光線(放在的右下角)與測(cè)定時(shí)的溫度(放在折光率的右上角)。例如=1.4699表示20時(shí)，某介質(zhì)對(duì)鈉光(線)的折光率為1.4699。物質(zhì)結(jié)構(gòu)是折光率產(chǎn)生差異的根本原因。不同的物質(zhì)有不同的立體構(gòu)象。這使得物質(zhì)對(duì)光線得吸收程度以及反射程度產(chǎn)生差異，使得折光率產(chǎn)生根本性的差異。精品.物質(zhì)的折光率因

14、光的波長(zhǎng)而異，波長(zhǎng)較長(zhǎng)折射率較小，波長(zhǎng)較短折射率較大。測(cè)定時(shí)光源通常為白光。當(dāng)白光經(jīng)過棱鏡和樣液發(fā)生折射時(shí)，因各色光的波長(zhǎng)不同，折射程度也不同，折射后分解成為多種色光，這種現(xiàn)象稱為色散。光的色散會(huì)使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測(cè)定誤差。阿貝折光儀中所安裝的色散補(bǔ)償器是為了消除色散。溫度升高折射率減小；溫度降低折射率增大一般測(cè)量溫度每增加(減少)1 ，液體有機(jī)化合物的折光率就減少(增加)3.510-4 5.510-4(為方便起見，一般以410-4計(jì)算)。不同溫度下折光率的轉(zhuǎn)換公式：通常，大氣壓的變化對(duì)折光率的影響并不顯著，一般只在要求較精密時(shí)才加以考慮。4、 實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)及其他合成方法合成乙酸乙酯有

15、多種方法，最傳統(tǒng)的就是以濃硫酸為催化劑，用乙醇和乙酸通過酯化反應(yīng)合成。此法中所用的濃硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，易炭化，副反應(yīng)多，產(chǎn)生的二氧化硫?qū)Νh(huán)境有污染。雖然在實(shí)驗(yàn)室還是最常用的方法，但在工業(yè)上應(yīng)用的缺點(diǎn)已經(jīng)越來越明顯。其他研究比較多的是離子液體催化下的酯化反應(yīng)和固體酸(包括離子交換樹脂)催化下的酯化反應(yīng)。離子液體作為一種環(huán)境友好的溶劑和催化劑體系，具有零蒸汽壓、寬液程、良好的溶解性、可設(shè)計(jì)性和可循環(huán)使用等優(yōu)越的特性。尤其將離子液體應(yīng)用在酯化反應(yīng)體系已經(jīng)取得了相當(dāng)可觀的研究成果。但是一般的離子液體對(duì)水和空氣不穩(wěn)定，酯化反應(yīng)后難以分離，限制了其在化學(xué)反應(yīng)中的廣泛應(yīng)用。一般固體酸催化劑多存在著催化劑催化活性下降快，催化效率較低，產(chǎn)物分離困難，后處理較復(fù)雜等問題。有一種新型固體酸，是用價(jià)廉、