乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)

5/5乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)ThefinalrevisionwasonNovember23,2020

乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理

有機(jī)酸酯通常用醇和羧酸在少量酸性催化劑（如濃硫酸）催化下，進(jìn)行酯化反應(yīng)而制得。

酯化反應(yīng)是一個(gè)典型的、酸催化的可逆反應(yīng)。為了使反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，可以用過量的醇或羧酸，也可以把反應(yīng)中生成的酯或水及時(shí)地蒸出或是兩者并用。

本實(shí)驗(yàn)通?？杉尤脒^量的乙醇和適量的濃硫酸，并將反應(yīng)中生成的乙酸乙酯及時(shí)地蒸出。在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意控制好反應(yīng)物的溫度、滴加原料的速度和蒸出產(chǎn)品的速度，使反應(yīng)能進(jìn)行得比較完全。

主反應(yīng)：

副反應(yīng)：

機(jī)理：

乙醇與乙酸的酯化反應(yīng)是按酸脫羥基醇脫氫的方式生成酯。

二、反應(yīng)試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物的物理常數(shù)

三、藥品

四、實(shí)驗(yàn)流程圖

五、實(shí)驗(yàn)裝置圖

（1）滴加蒸出裝置（2）分液漏斗（3）蒸餾裝置

六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在250ml三口燒瓶中，放入3ml乙醇。然后一邊搖動(dòng)，一邊慢慢地加入3ml濃硫酸。在滴液漏斗中，裝入剩下的20ml乙醇（共）和冰醋酸的混合液。油浴加熱燒瓶，保持油

浴溫度在140℃左右，這時(shí)反應(yīng)混合物的溫度約為120℃左右。然后把滴液漏斗中的乙醇和醋酸的混合液慢慢地滴入蒸餾燒瓶中。調(diào)節(jié)加料的速度，使之和蒸出酯的速度大致相等，加料時(shí)間約需90min。這時(shí)，保持反應(yīng)混合物的溫度為120～125℃。滴加完畢后，繼續(xù)加熱約10min，直到不再有液體餾出為止。

反應(yīng)完畢后，將飽和碳酸鈉溶液很緩慢地加入餾出液中，直到無二氧化碳?xì)怏w逸出為止。飽和碳酸鈉溶液要小量分批地加入，并要不斷地?fù)u動(dòng)接受器（為什么）。把混合液倒入漏斗中，靜置，放出下面的水層。用石蕊試紙檢驗(yàn)酯層。如果酯層仍顯酸性，再用飽和碳酸鈉溶液洗滌，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），再用等體積的飽和氯化鈣溶液洗滌兩次。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?jī)?nèi)，加入無水碳酸鉀干燥。放置約30min，在此期間要間歇振蕩錐形瓶。

通過長(zhǎng)頸漏斗（漏斗上放折疊式濾紙）把干燥的粗乙酸乙酯濾入60ml蒸餾燒瓶中。裝配蒸餾裝置在水浴上加熱蒸餾，收集74～80℃的餾分。產(chǎn)量：約～。

純乙酸乙酯為有水果香味的無色透明液體。沸點(diǎn)bp=℃，折光率=。

（一）制備階段

1.安裝滴加蒸出裝置：如圖（1）所示。

【注：滴液漏斗可通過乳膠管再連接一小段玻璃管，使其下口需插入液面以下，距離三口瓶底部約為宜。】

2.向三口燒瓶?jī)?nèi)加藥品：取下三口瓶先放入3ml乙醇，然后一邊用手搖動(dòng)，一邊慢慢地加入3ml濃硫酸。

【注：防止?jié)饬蛩崾挂掖继蓟?，溶液變色（變黃或變黑）】

3.向滴液漏斗內(nèi)加藥品：裝入剩下的20ml乙醇和冰醋酸的混合液。

【注：需將二者混合均勻】

4.加熱：緩慢加熱，使瓶?jī)?nèi)反應(yīng)混合物的溫度約為120℃左右。然后把滴液漏斗中的乙醇和冰醋酸的混合液慢慢地滴入蒸餾燒瓶中。調(diào)節(jié)加料的速度，使之和蒸出酯的速度大致相等，加料時(shí)間約需90min。這時(shí)，保持反應(yīng)混合物的溫度為120～125℃。滴加完畢后，繼續(xù)加熱約10min，直到不再有液體餾出為止。

【注：滴加速度的計(jì)算方法：若按滴液漏斗每毫升25滴計(jì)算，20ml乙醇和冰醋酸合計(jì)毫升，應(yīng)為858滴，如果需要在90分鐘內(nèi)滴加完，則每分鐘需滴加滴即可；如果需要在45分鐘內(nèi)滴加完，則每分鐘需滴加19滴即可?！?/p>

【注：滴液漏斗的上口玻璃塞處需要墊一紙條，以保持漏斗內(nèi)外大氣相通，確保滴加混合液速度流暢】

（二）后處理階段

1.中和未反應(yīng)的醋酸：反應(yīng)完畢后，將飽和碳酸鈉溶液很緩慢地加入餾出液中，直到無二氧化碳?xì)怏w逸出為止。把混合液倒入漏斗中，靜置，放出下面的水層。用石蕊試紙或廣泛pH試紙檢驗(yàn)酯層，確保呈現(xiàn)堿性。

如果酯層仍顯酸性，再用飽和碳酸鈉溶液洗滌，直到酯層不顯酸性為止。

【注：飽和碳酸鈉溶液要小量分批地加入，并要不斷地?fù)u動(dòng)接受器（為什么）?！?/p>

2.洗滌除去殘留的碳酸鈉：用等體積的飽和食鹽水洗滌。

【注：使用飽和食鹽水代替水來洗滌，能夠有效降低有機(jī)物在水中的溶解度，減少產(chǎn)品損失，提高收率。】

3.洗滌除去未反應(yīng)的乙醇：用等體積的飽和氯化鈣溶液洗滌兩次。

【注：氯化鈣可以與低級(jí)醇，如甲醇、乙醇等生成絡(luò)合物而溶于水中?！?/p>

4.干燥粗產(chǎn)品：放出下層廢液。從分液漏斗上口將乙酸乙酯粗品倒入干燥的小錐形瓶?jī)?nèi)，加入約無水碳酸鉀干燥。放置約30min，在此期間要間歇振蕩錐形瓶。

【注：(1)干燥用的錐形瓶一定要選用帶有瓶塞的且干燥的錐形瓶；(2)加入干燥劑前，應(yīng)徹底放凈下層的水層?！?/p>

5.過濾去除干燥劑：通過長(zhǎng)頸漏斗（漏斗上放折疊式濾紙）把干燥的粗乙酸乙酯濾入100ml圓底燒瓶中。

【注：也可以采用傾析法將液體倒出，從而減少濾紙與漏斗對(duì)液體產(chǎn)品的吸附造成的損失?！?/p>

【注：因干燥采用的是物理吸附原理進(jìn)行干燥的，若不除去干燥劑，則會(huì)在蒸餾時(shí)受熱再釋放出水分，從而影響蒸餾收集的產(chǎn)品質(zhì)量和收率。】

6.安裝蒸餾裝置：安裝蒸餾裝置，如圖（3）所示。

【注：蒸餾裝置所用的儀器均需干燥無水?！?/p>

7.蒸餾收集產(chǎn)品：水浴上加熱蒸餾，收集74～80℃的餾分。產(chǎn)量：約～。

【注：(1)需用一個(gè)錐形瓶接收前餾分（為74℃前的餾分）,其中水與乙酸乙酯之間可以形成二元，沸點(diǎn)為70℃，另外乙醇與乙酸乙酯之間也形成72℃你共沸混合物，所以粗產(chǎn)品的洗滌除去未反應(yīng)的乙醇要完全及干燥一定徹底，蒸餾燒瓶也要干燥的；(2)再用第二個(gè)錐形瓶接收產(chǎn)品（74～80℃的餾分），需要提前稱量該錐形瓶空重?！?/p>

七、思考題

1、在本實(shí)驗(yàn)中硫酸起什么作用

答：在本實(shí)驗(yàn)中硫酸起催化作用。由于乙酸的羧基中羥基的給電子p-π共軛效應(yīng)存在使得羰基的活性大大降低，硫酸與羰基氧原子結(jié)合進(jìn)行羰基質(zhì)子化，從而增加了羰基碳原子的正電性，有利于較弱的親核試劑乙醇的進(jìn)攻。

2、為什么要用過量的乙醇

答：乙醇與乙酸在酸的催化作用下進(jìn)行的酯化反應(yīng)是可逆的平衡反應(yīng)，為了提高反應(yīng)的該反應(yīng)的收率，本實(shí)驗(yàn)同時(shí)采取了兩種措施：一是用過量的價(jià)廉的乙醇，使乙酸轉(zhuǎn)化率提高；二是把反應(yīng)中生成的乙酸乙酯或水及時(shí)地蒸出，進(jìn)一步促進(jìn)乙酸的轉(zhuǎn)化。

故本實(shí)驗(yàn)要用過量的乙醇的目的，就是提高酯化反應(yīng)收率的措施之一。在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意控制好反應(yīng)物的溫度、滴加原料的速度和蒸出產(chǎn)品的速度，使反應(yīng)能進(jìn)行得比較完全。

3、蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些雜質(zhì)

答：蒸出的粗乙酸乙酯中含有的雜質(zhì)主要有未反應(yīng)的乙酸與乙醇、生成的水、副反應(yīng)產(chǎn)生的乙醚等。

4、能否用濃氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌蒸餾液

答：因?yàn)樘妓徕c是弱堿，而氫氧化鈉是強(qiáng)堿，乙酸乙酯在強(qiáng)堿的作用下可能發(fā)生部分的水解反應(yīng)，故不能用濃氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌粗乙酸乙酯蒸餾液。5、用飽和氯化鈣溶液洗滌，能除去什么為什么先要用飽和食鹽水洗滌是否可用水代替答：（1）用飽和氯化鈣溶液洗滌，能除去粗產(chǎn)物中的未反應(yīng)的乙醇；

（2）洗滌乙酸乙酯粗產(chǎn)物時(shí)碳酸鈉必須洗去，否則下一步用飽和氯化鈣溶液洗去醇時(shí)，會(huì)產(chǎn)生絮狀的碳酸鈣沉淀堵塞活塞口，造成分離的困難，故這里先用飽和食鹽水洗除去上一步殘留的碳酸鈉。

（3）不可用水代替飽和食鹽水來洗滌粗產(chǎn)物中殘留的碳酸鈉，為了是降低減少乙酸乙酯在水中的溶解度（每17份水溶解l份乙酸乙酯），減少損失。即飽和食鹽水起鹽析作用。

6、精制乙酸乙酯的最后一步蒸餾，所用儀器為什么均需干燥

答：如果粗制品的最后一步蒸餾所用的儀器不干燥或干燥不徹底，對(duì)產(chǎn)品的影響共分兩種不同的情況：

（1）如果使用的蒸餾燒瓶（圓底燒瓶及蒸餾頭）不干燥或干燥不徹底，則乙酸乙酯會(huì)與水形成沸點(diǎn)為℃的低沸點(diǎn)共沸混合物（含乙酸乙酯%，水%），以前餾分提前蒸出，從而減少了乙酸乙酯的產(chǎn)量，產(chǎn)率降低。

（2）如果使用的直形冷凝管、接收管、錐形瓶不干燥或干燥不徹底，則蒸出的產(chǎn)品將混有水分，導(dǎo)致產(chǎn)品不純、渾濁，但乙酸乙酯產(chǎn)量增多，收率增高；

7、用無水碳酸鉀干燥粗乙酸乙酯，如何掌握干燥劑的用量

答：干燥劑的用量可視粗產(chǎn)品的多少和混濁程度而定，用量過多，由于無水碳酸鉀干燥劑的表面吸附，會(huì)使乙酸乙酯有損失；用量過少，則無水碳酸鉀便會(huì)溶解在所吸附的水中，一般干燥劑用量以搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，干燥劑可在瓶底自由移動(dòng)，一段時(shí)間后溶液澄清為宜。通常為每10毫升液體混合物加至克干燥劑，至少加克，即當(dāng)被干燥的液體有機(jī)化合物體積為8-9ml時(shí)的干燥劑用量為克。

【注：本實(shí)驗(yàn)乙酸乙酯的理論產(chǎn)量為，16ml，故乙酸乙酯粗品的體積約20ml，于是無水碳酸鉀干燥劑的實(shí)際用量約為即可】

【注：其它干燥劑如無水氯化鈣、無水硫酸鎂等的用量也是同樣的用法】

8、本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題是什么

答：本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題是控制酯化反應(yīng)的溫度和滴加速度。

控制反應(yīng)溫度在120℃左右。溫度過低，酯化反應(yīng)不完全；溫度過高（＞140℃），易發(fā)生醇脫水和氧化等副反應(yīng)：故要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。

要正確控制滴加速度，滴加速度過快，會(huì)使大量乙醇來不及發(fā)生反應(yīng)而被蒸出，同時(shí)也造成反應(yīng)混合物溫度下降，導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢，從而影響產(chǎn)率；滴加速度過慢，又會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。

9、在使用分液漏斗進(jìn)行分液時(shí)，操作中應(yīng)防止哪幾種不正確的做法

答：（1）分離液體時(shí)，分液漏斗上的小孔未于大氣相通就打開旋塞；

（2）分離液體時(shí)，將漏斗拿在手中進(jìn)行分離；

（3）上層液體經(jīng)漏斗的下口放出；

（4）沒有將兩層間存在的絮狀物放出。

10、如何使用和保養(yǎng)分液漏斗

答：（1）分液漏斗的磨口是非標(biāo)準(zhǔn)磨口，部件不能互換使用。

（2）使用前，旋塞應(yīng)涂少量凡士林或油脂，并檢查各磨口是否嚴(yán)密。

（3）使用時(shí)，應(yīng)按操作規(guī)程操作，兩種液體混合振蕩時(shí)不可過于劇烈，以防乳化；振蕩時(shí)應(yīng)注意及時(shí)放出氣體；上層液體從上口倒出；下層液體從下口放出。

（4）使用后，應(yīng)洗凈涼干，在磨口中間夾一紙片，以防粘結(jié)(注意：部件不可拆開放置)。

11、根據(jù)你做過的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)一下在什么情況下需用飽和食鹽水洗滌有機(jī)液體

答：當(dāng)被洗滌液體的相對(duì)密度與水接近且小于水時(shí)，用飽和食鹽水洗滌，有利于分層。有機(jī)物與水易形成乳濁液時(shí)，用飽和食鹽水洗滌，可以破壞乳濁液形成。被洗滌的有機(jī)物在水中溶解度大，用飽和食鹽水洗滌可以降低有機(jī)物在水中溶解度，減少洗滌時(shí)的損失。

12、有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，什么時(shí)候用蒸出反應(yīng)裝置蒸出反應(yīng)裝置有哪些形式

答：在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，有兩種情況使用蒸出反應(yīng)裝置：

一種情況是反應(yīng)是可逆平衡的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，常用蒸出裝置隨時(shí)將產(chǎn)物蒸出，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。另一種情況是反應(yīng)產(chǎn)物在反應(yīng)條件下很容易進(jìn)行二次反應(yīng)，需及時(shí)將產(chǎn)物從反應(yīng)體系中分離出來，以保持較高的產(chǎn)率。

蒸出反應(yīng)裝置有三種形式：蒸餾裝置、分餾裝置和回流分水裝置。

13、什么是萃取什么是洗滌指出兩者的異同點(diǎn)。

答：萃取是從混合物中抽取所需要的物質(zhì)；洗滌是將混合物中所不需要的物質(zhì)除掉。萃取和洗滌均是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度不同來進(jìn)行分離操作，二者在原理上是相同的，只是目的不同。從混合物中提取的物質(zhì)，如果是我們所需要的，這種操作叫萃??；如果不是我們所需要的，這種操作叫洗滌。

14、何謂酯化反應(yīng)有哪些物質(zhì)可以作為酯化反應(yīng)的催化劑

答：羧酸和醇在少量酸催化作用下生成酯的反應(yīng)，稱為酯化反應(yīng)。

常用的酸催化劑有：濃硫酸，磷酸等質(zhì)子酸，也可用固體超強(qiáng)酸及沸石分子篩等。

15、分析實(shí)驗(yàn)過程中各步操作將對(duì)最后的產(chǎn)品乙酸乙酯的質(zhì)量有怎樣的影響

八、注意事項(xiàng)

（1）加料用的漏斗玻璃管和溫度計(jì)必須插入反應(yīng)混合液中，加料滴管的下端離瓶底約5mm為宜。

（2）加濃硫酸時(shí)，必須慢慢加入并充分振蕩燒瓶，使其與乙醇均勻混合，以免在加熱時(shí)因局部酸過濃引起有機(jī)物碳化等副反應(yīng)