試驗一--乙酸乙酯的制備

1、實驗一乙酸乙酯的制備實驗目的1、熟悉和掌握酯化反應的基本原理和制備方法，掌握可逆反應提高產(chǎn)率的措施2、掌握液體有機化合物的精制方法（分儲）實驗內(nèi)容、實驗原理在少量酸（H2SO4或HCl）催化下，竣酸和醇反應生成酯，這個反應叫做酯化反應，在酸（根據(jù)反（Esterification ）.該反應通過加成-消去過程。質(zhì)子活化的默基被親核的醇進攻發(fā)生加成 作用下脫水成酯。該反應為可逆反應，為了完成反應一般采用大量過量的反應試劑 應物的價格，過量酸或過量醇）。有時可以加入與水恒沸的物質(zhì)不斷從反應體系中帶出水移動平衡（即減小產(chǎn)物的濃度）。在實驗室中也可以采用分水器來完成。酯化反應的可能歷程為:OHR-C-O

2、H-HOHR-C-OHOHR-C-OHOH.R-C OH2-H2OHOROR+OHIIR-C-OR4-HOIIR- C- OROROR乙酸乙酯的合成方法很多， 例如:可由乙酸或其衍生物與乙醇反應制取,也可由乙酸鈉與鹵乙烷反應來合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法.常用濃硫酸、氯化氫、對甲苯磺酸或強酸性陽離子交換樹脂等作催化劑。若用濃硫酸作催化劑，其 用量是醇的3%即可.其反應為：H2so4主反應：CH3COOH + CH3CH2OH- CH3COOCH2CH3 + H2OH2sO4 副反應：2CH3CH20H， CH3CH2OCH2CH3 + H2OH2so4 CH3CH

3、2OH CH2=CH2 + H2O酯化反應為可逆反應， 提高產(chǎn)率的措施為： 一方面加入過量的乙醇， 另一方面在反應過 程中不斷蒸出生成的產(chǎn)物和水， 促進平衡向生成酯的方向移動。但是，酯和水或乙醇的共沸 物沸點與乙醇接近，為了能蒸出生成的酯和水，又盡量使乙醇少蒸出來，本實驗采用了較長 的分儲柱進行分儲。、實驗儀器及所需藥品儀器：恒壓漏斗、三口圓底燒瓶、溫度計、刺形分儲柱、蒸儲頭、直形冷凝管、接引管 和錐形瓶。藥品:冰醋酸、95%乙醇、濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、飽和食鹽水、飽和氯化鈣溶液、 無水碳酸鉀。三、主要試劑及產(chǎn)品的物理常數(shù) （文獻值）名稱分子量性狀折光率比重熔點C沸點c溶解度：g/100 m

4、L水醇醒冰醋酸60.05無色 液體1。36981。04916。6118。1OOOOOO乙醇46.07無色 液體1。36140.780-11778。3OOOOOO乙酸乙酯88。10無色 液體1。37220.905一8477.158.6OOOO四、實驗裝置圖溫度計直形冷凝管 六、實驗步驟刺形分儲柱瓶 口 三五、實驗流程圖10ml 乙醇8ml醋酸4ml乙醇一45ml濃硫酸一2粒沸石一一鉀水觸燥無碳干溫度計漏混勻液中均分斗合瓶 形 隹蒸播頭溫度計蒸鐳瓶蒸播裝置約6ml飽和碳酸鈉110 125 c瓶合 口混勻 三中均干燥儀器蒸播收集73 80 C的福分, 稱重，計算產(chǎn)率。接引管廠、接收瓶10ml 飽 和

5、食鹽 水洗滌10ml 飽 和氯化 鈣洗滌1、反應在100 mL三口燒瓶中的一側口裝配一恒壓滴液漏斗，滴液漏斗的下端通過一橡皮管連 接一 J形玻璃管，伸到三口燒瓶內(nèi)離瓶底約 3mm處，另一側口固定一個溫度計，中口裝配一 分儲柱、蒸儲頭、溫度計及直型冷凝管。冷凝管的末對端連接接引管及錐形瓶，錐形瓶用冰水浴冷卻。在一小錐形瓶中放入 3 mL乙醇，一邊搖動，一邊慢慢加入3 mL濃硫酸，并將此溶液倒入三口燒瓶中。配制 15。5 mL乙醇和14.3 mL冰醋酸的混合溶液倒入滴液漏斗中。用油浴 加熱燒瓶，保持油浴溫度在140 c左右，反應體系溫度約為120 c左右。然后把滴液漏斗中的混合溶液慢慢滴加到三口燒

6、瓶中。調(diào)節(jié)加料的速度，使和酯蒸出的速度大致相等。加料約90 min。這時保持反應物溫度 120125C。滴加完畢后，繼續(xù)加熱約10 min,直到不在有液體流出為止2、純化反應完畢后，將飽和碳酸鈉很緩慢地加入儲出液中，直到無二氧化碳氣體逸出為止。飽和碳酸鈉溶液要小量分批地加入，并要不斷地搖動接收器（為什么？）.把混合液倒入分液漏斗 鐘,靜置，放出下面的水層。用石蕊試紙檢酯層。如果酯層仍顯酸性，再用飽和然酸鈉溶液 洗滌，直到酯層不顯酸性為止 用等體積的飽和食鹽水洗滌（為什么？）.放出下層廢液。從分液漏斗上口將乙酸乙酯倒入干燥的小錐形瓶內(nèi)，加入無水碳酸鉀干燥.放置約20min ,在此期間要間歇震蕩錐

7、形瓶。把干燥的粗乙酸乙酯濾入50mL燒瓶中。裝配蒸儲裝置，在水浴上加熱蒸儲，收集7480 c的微分。產(chǎn)量：14。516。5g 注意：1、由于乙酸乙酯可以與水、醇形成二元、三元共沸物，因此在儲出液中還有水、乙醇； TOC o 1-5 h z 2、在此用飽和 NaCl溶液的目的是降低乙酸乙酯在水中的溶解度；3、蒸儲：將干燥好的粗乙酸乙酯轉移置50 mL的單口燒瓶中，水浴加熱，常壓蒸儲，收集7484 c微分。稱重并計算產(chǎn)率；4、干燥劑無水碳酸鉀也可用無水硫酸鎂替代；5、也可在石棉網(wǎng)上加熱， 控制反應溫度在120125 C,溫度過高會增加副產(chǎn)物乙醛的含量；6、控制濃硫酸滴加的速度太快，則會因局部放出大

8、量的熱量而引起爆沸；7、洗滌時注意放氣，有機層用飽和NaCl溶液洗滌后，盡量將水相分干凈；思考題1、酯化反應有什么特點，本實驗如何創(chuàng)造條件使酯化反應盡量向生成物方向進行？答:酯化反應為可逆反應，反應進行慢且需要酸催化。為提高產(chǎn)率，本實驗中采用增加醇的用量、不斷將產(chǎn)物酯和水蒸出、加大濃硫酸用量的措施，使平衡向右移動。2、濃硫酸的作用是什么？加入濃硫酸的量是多少？答：在酯化反應中，濃硫酸其催化和吸水作用.濃硫酸的用量為醇用量的3%時,即能起催化作用，當硫酸用量較多時，由于它能夠因吸水作用而增加酯的產(chǎn)率。但硫酸用量過多時， 由于高溫時氧化作用的結果對反應反而不利3、如果采用醋酸過量是否可以，為什么？

9、答：不可以。本實驗中，我們是利用過量的乙醇來增大反應物的濃度，使平衡右移；另 外醇還可以和生成的水、乙酸乙酯生成二元或三元共沸物而蒸儲出去，從而促使酯化反應的進彳T .而酸不能與酯共沸。4、實驗中用飽和食鹽水洗滌，是否可用水代替？答：不可以，由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，為了盡可能減少由此而造成的損失，所以采用飽和食鹽水進行洗滌。5、為什么溫度計水銀球必須浸入液面以下？答:反應過程中，我們控制的是反應液的溫度，所以溫度計水銀球必須浸入液面以下。6、為什么調(diào)節(jié)滴加的速率（每分鐘 30滴左右）?答:若滴加速率太快則乙醇和乙酸可能來不及反應就隨著酯和水一起蒸儲出，從而影響 酯的產(chǎn)率。7、實驗中，

10、怎樣檢驗酯層不顯酸性？答:先將藍色石蕊試紙濕潤，再滴上幾滴酯。8、酯層用飽和 Na2CO3溶液洗滌過后，為什么緊跟著用飽和 NaCl溶液洗滌，而不用 CaCl2 溶液直接洗滌？答：當酯層用飽和 Na2CO3溶液洗滌過后，若緊接著就用飽和 CaCl2溶液直接洗滌，有可 能產(chǎn)生絮狀的 CaCO3沉淀，使進一步分離變得困難，故在這步操作之間必須水洗一下。由 于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度，為了盡可能減少由此而造成的損失，所以采用飽和食鹽水 進行洗滌。9、為什么使用飽和 CaCl2溶液洗滌酯層？答：酯層中含有少量未反應的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaC12 4H2O結晶化物，所以使用乙醇除去少

11、量未反應的乙醇。10、使用分液漏斗，怎么區(qū)別有機層和水層？答：（乙酸乙酯的密度d420=0o 9003,所以有機層在上層。）如果不知道密度，可以向分液漏斗中加入少量水，比較上層和下層體積的變化11、本實驗乙酸乙酯是否可以使用無水CaCl2干燥？答：不可以，因為乙醇和 CaCl2作用生成CaC12 4H 2O結晶化物.12、本實驗乙酸乙酯為什么必須徹底干燥？答:乙酸乙酯與水和醇分別生成二元共沸物，若三者共存則生成三元共沸物.因此，酯層中的乙醇和水除不凈時，回形成低沸點共沸物，而影響酯的產(chǎn)率。13、蒸出的粗乙酸乙脂中主要有哪些雜質(zhì)？如何除去？答：主要雜質(zhì)有乙醛、乙醇、乙酸和水等。由于乙醛沸點低，在

12、多次洗滌中，極易揮發(fā)掉；使用飽和的Na2CO3溶液洗滌除去乙酸；緊跟著用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的 Na2CO3 溶液，然后用飽和 CaC12溶液直接洗滌除去少量的乙醇 .14、能否用濃氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌蒸儲液？答：不可以，使用濃氫氧化鈉溶液可以使乙酸乙酯發(fā)生水解，降低產(chǎn)率。15、為什么用飽和碳酸鈉溶液洗滌時要小量分批加入，并不斷搖動接受器 ？答:因為乙酸乙酯粗產(chǎn)品中含有乙酸 ，乙酸與飽和碳酸鈉溶液反應生成二氧化碳，如果一 次加入，反應劇烈，所以必須要小量分批加入，并不斷搖動接受器，使乙酸與碳酸鈉溫和的反應。操作要點及說明1、本實驗一方面加入過量乙醇，另一方面在反應過程中

13、不斷蒸出產(chǎn)物，促進平衡向生成酯的方向移動。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸點都比原料的沸點低，故可在反應過程中不斷將其蒸出。這些共沸物的組成和沸點如下：共沸物組成共沸點 TOC o 1-5 h z (1)乙酸乙酯 91。9%,水 8。1%70。4C(2)乙酸乙酯 69。0%,乙醇 31。0%71.8C(3)乙酸乙酯 82.6%,乙醇 8。4%,水 9.0%70。2c最低共沸物是三元共沸物，其共沸點為70。2C,二元共沸物的共沸點為704c和71。8C,三者很接近.蒸出來的可能是二元組成和三元組成的混合物。加過量48%的乙醇，一方面使乙酸轉化率提高， 另一方面可使產(chǎn)物乙酸乙酯大部

14、分蒸出或全部蒸出反應體系，進一步促進乙酸的轉化，即在保證產(chǎn)物以共沸物蒸出時，反應瓶中，仍然是乙醇過量2、本實驗的關鍵問題是控制酯化反應的溫度和滴加速度。控制反應溫度在120c左右。H2SO4CH3COOH + CH3cH20H.CH3cOOC2H5 + H2O110120 c溫度過低，酯化反應不完全；溫度過高( 140 C),易發(fā)生醇脫水和氧化等副反應：H2so42 CH3cH20H_2-CH3cH20cH2cH 3 + H2OCH3cH20H WCH3CHO H2S04 CH3COOH故要嚴格控制反應溫度。要正確控制滴加速度， 滴加速度過快，會使大量乙醇來不及發(fā)生反應而被蒸出，同時也造成反應

15、混合物溫度下降，導致反應速度減慢，從而影響產(chǎn)率；滴加速度過慢，又會浪費時 間，影響實驗進程。3、用飽和氯化鈣溶液洗滌之前，要用飽和氯化鈉溶液洗滌，不可用水代替飽和氯化鈉溶液。粗制乙酸乙酯用飽和碳酸鈉溶液洗滌之后，酯層中殘留少量碳酸鈉，若立即用飽和氯化鈣溶液洗滌會生成不溶性碳酸鈣 ，往往呈絮狀物存在于溶液中，使分液漏斗堵塞，所以在用 飽和氯化鈣溶液洗滌之前，必須用飽和氯化鈉溶液洗滌，以便除去殘留的碳酸鈉。乙酸乙酯在水中的溶解度較大，15c時100g水中能溶解8。5g,若用水洗滌，必然會有一定量的酯溶解在水中而造成損失。 此外,乙酸乙酯的相對密度 (0。9003)與水接近，在水洗后很難立即分層。因此，用水洗滌是不可取的。飽和氯化鈉溶液既具有水的性質(zhì)，又具有鹽的性質(zhì)，一方面它能溶解碳酸鈉，從而將其雙酯中除去； 另一方面它對有機物起鹽析作用，使乙酸乙酯在水中的溶解度大降低。除此之外，飽和氯化鈉溶液的相對密度較大，在洗滌之后，靜置便可分離。因此，用飽和氯化鈉溶液洗滌既可減少酯的損失，又可縮短洗滌時間。4、注意事項(1)加料滴管和溫度計必須