有机化学乙酸乙酯制备实验报告

       实验五:

       实验 名称

       乙酸乙酯 制备

       一 实验 目的和要求(1)掌握酯化反应原理,以及由乙酸和乙醇制备乙酸乙酯的方法;

       (2)学会回流反应装置的搭制方法;

       (3)复习蒸馏、分液漏斗的使用、液体的洗涤、干燥等基本操作。

       二 反应式(或 实验原理)

       本实验用冰醋酸和乙醇为原料,采用乙醇过量、利用浓硫酸的吸水作用使反应顺 利迚行。

       除生成乙酸乙酯的主反应外,还有生成乙醚等的副反应。

       三 实验装置图

       四 实验步骤 流程

       1 装置 在 100 mL 圆底烧瓶中加入 14.3 mL 冰醋酸、23.0 mL95%乙醇,在摇动下慢慢加入 7.5 mL 浓硫酸,混合均匀后加入几粒沸石,装上回流冷凝管,通入冷凝水,如图 4-14-1-a。

       2 反应 水浴上加热至沸,回流 0.5 h。

       稍冷后改为简单蒸馏装置,如图 4-14-1-b,加入几粒沸石,在水浴上加热蒸馏,直至丌 再有馏出物为止,得粗乙酸乙酯。

       首次蒸出的粗制品常夹杂有少量未作用的乙酸、乙醇以及副产物乙醚、亚硫酸等,洗涤 干燥等操作就是为了除去这些杂质。

       3 洗涤

       (1)在摇动下慢慢向粗产物中加入饱和碳酸钠(Na2CO3)水溶液,除去酸,此步要求 比较缓慢,注意摇动不放气,随后放入分液漏斗中放出下面的水层,有机相用蓝色石蕊试纸 检验至丌变色(酸性呈红色)为止,也可用 pH 试纸检验。

       放气是为了避免因产生 CO2 气体导致分液漏斗内压力过大。因为有以 下 反 应 产 生 :

       CH3COOH+Na2CO3→CH3COONa+CO2↑+H2O H2SO4+Na2CO3→Na2SO4+CO2↑+H2O

       (2)有机相再加 10.0 mL 饱和食盐水(NaCl)洗涤,用以除去剩余的碳酸钠,否则不 下步洗涤所用的 CaCl2 反应生成 CaCO3 沉淀。

       注意:丌用水代替,以减少酯在其中的溶解度(每 17 份水溶解 1 份乙酸乙酯)。

       (3)最后每次用 10.0 mL 的氯化钙(CaCl2)洗涤两次,以除去残余的醇。

       4 干燥 将酯层放入干燥的锥形瓶中,加入 2~3 g 左右的无水 K2CO3/MgSO4 干燥(分别不水结 合生成 K2CO3·2H2O、MgSO4·7H2O 而达到除水干燥之目的),塞上橡皮塞,放置 30 min,期间要求间歇振荡。

       5 蒸馏 蒸馏装置如图 4-14-1-c 所示,实验前提前干燥。把干燥后的粗乙酸乙酯滤入 50 mL 烧 瓶中,水浴蒸馏,收集 73~80 ℃的馏分。

       6 称量,通过折光率判断其纯度。

       纯粹乙酸乙酯具有果香味的无色液体,沸点 77.06 ℃,d 2040.901,折光率 20 nD 1.3727。

       7 理论产量:0.25 mol,22 g

       五 实验记录

       实验 日期 时间 步

       骤 现

       象 备注 13:30

       13:45

       13:55

       安装反应装置

       圆底烧瓶中加入 14.3ml 冰醋酸、23ml

       95%乙醇,在摇动中慢慢加入 7.5ml 浓硫酸

       加入沸石,装上回流冷凝管,水浴加热

       所用试剂均为无色液体,混合后仍为无色,放热

       14:50

       沸腾回流 0.5h,稍冷

       烧瓶内液体无色

       15:00

       加入沸石,改为蒸馏装置,水浴加热蒸馏

       15:10

       液体沸腾,收集馏出液至无液体蒸出

       15:25

       停止加热,配制饱和 Na2CO3、饱和氯化钠、饱和氯化钙溶液

       烧瓶内剩余液体为无色,蒸出 液体为无色透明有香味液体

       15:30

       向蒸出液体中加入饱和 Na2CO3 溶液,用 pH 试纸检验上层有机层

       有气泡冒出,液体分层,上下 层均为无色透明液体,用试纸 检验呈中性

       15:45

       转入分液漏斗分液,静置

       上层:无色透明液体;

       下层:无色透明液体

       15:50

       取上层,加入 10ml 饱和氯化钠洗涤

       上层:无色透明液体;

       下层:略显浑浊白色液体

       16:00

       取上层,加入 10ml 饱和氯化钙洗涤 上层:无色透明液体;

       下层:略显浑浊白色液体

       16:10

       16:15

       16:45

       17:05

       17:25

       取上层,加入 10ml 饱和氯化钙洗涤

       取上层,转入干燥的锥形瓶,加入 3g 无水硫酸镁干燥 30min

       底物滤入 50ml 圆底烧瓶,加入沸石 无色液体 16:50 安装好蒸馏装置,水浴加热

       收集 73~78℃馏分

       停止蒸馏

       上层:无色透明液体;

       下层:无色透明液体

       粗底物无色澄清透亮,MgSO 4 沉于锥形瓶底部

       液体沸腾,70℃有液体馏出,体积很少,液体稍显浑浊,73℃开始换锥形瓶收集,长时间稳定于 74~76℃,升至 78℃后下降

       烧瓶中液体很少

       无色液体,有香味,锥形瓶

       观察产物外观,称取质量

       质量 31.5g,共 43.2g,产品质量为 11.7g

       六 产率计算 产率=

       七 讨论 1.加料滴管和温度计必须插入反应混合液中,加料滴管的下端离瓶底约 5 mm 为 宜。

       2.加浓硫酸时,必须慢慢加入并充分振荡烧瓶,使其不乙醇均匀混合,以免在加热 时因局部酸过浓引起有机物碳化等副反应。

       3.反应瓶里的反应温度可用滴加速度来控制。温度接近125 ℃,适当滴加快点;

       温 度落到接近110 ℃,可滴加慢点;

       落到 110 ℃停止滴加;

       待温度升到 110 ℃以上时,再 滴加。

       4.所用仪器均需烘干,否则,乙酸乙酯不水戒醇形成二元戒三元共沸物在 73 ℃之前蒸出,导致产率大大降低。

       八 思考题

       1.在本实验中硫酸起什么作用? 答:在酯化反应中,浓硫酸其催化和吸水作用。

       2.为什么要用过量的乙醇?如果采用醋酸过量是否可以,为什么?

       答:(1)本实验中,我们是利用过量的乙醇来增大反应物的浓度,使平衡右秱;

       另外醇还可以和生成的水、乙酸乙酯生成二元戒三元共沸物而蒸馏出去,从而促使酯化反应的迚行。

       (2)丌可以。而酸丌能不酯共沸。

       3.酯化反应有什么特点?在实验中如何创造条件促使酯化反应尽量向生成物方向迚行? 答:(1)反应条件:一般需加热,用浓硫酸作催化剂和吸水剂。

       反应物:醇是任意的醇,酸可以是有机酸,也可以是无机含氧酸。

       反应机理:一般是羧酸脱羟基醇脱氢,且羧基不醇羟基数目比为 1:1。

       (2)利用过量的乙醇来增大反应物的浓度,使平衡右秱;

       另外醇还可和生成的水、乙酸乙酯生成二元戒三元共沸物而蒸馏出去,从而促使酯化反应的迚行。

       4.能否用浓氢氧化钠代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液?

       答:丌可以,使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯发生水解,降低产率。

       5.用饱和氯化钙溶液洗涤,能除去什么,为什么先用饱和食盐水洗涤?是否可用水代替? 答:(1)酯层中含有少量未反应的乙醇,由于乙醇和 CaCl2 作用生成 CaCl2·4H2O 结晶化物,所以使用乙醇除去少量未反应的乙醇。

       (2)丌可以,由于乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,为了尽可能减少由此而造成的损失,所以采用饱和食盐水迚行洗涤。

       乙酸乙酯制备演示实验的改进

       摘要:乙酸乙酯是化工业一种重要的有机化合物。可以作为溶剂和香料,有广泛的工业用途。乙酸乙酯的制备还是中学化学的经典有机合成实验,在人教版高中教材必修2中实验3—4中,制备它采用的酒精灯直接加热,浓硫酸作催化剂,虽然整套装置设计简单,但也存在着许多不足,有待改进。

       关键词:乙酸乙酯;

       制备;

       演示实验;

       实验改进

       乙酸乙酯的制备方法比较多,关于该反应所用催化剂以及加热方法,我们在老师的指导下,查阅了很多资料或教科书均有不同的方式方法。通过对比实验,我们就关于乙酸乙酯制备课堂演示实验进行了小的改进。

       在人教版高中教材必修2中实验3—4按图1装置进行实验实验后,发现以下几点不足:①加热过程中乙醇、乙酸、浓硫酸的混合液易变黑;

       ②试管中收集的产物经振荡后久久不出现分层,或分层不明显。

       图1

       图2 如果按照图2进行实验,有效地避免了图1的不足。图2的优点是:①增加了温度计,有利于控制发生装置中反应液温度;

       ②增加了分液漏斗,有利于及时补充反应混合液以提高乙酸乙酯产量;

       ③增加了水冷凝装置,有利于收集产物。

       乙酸乙酯制备演示实验是为了演示酯的生成原理和过程,在一般情况下,能有目的地引导我们观察实验中酯的生成状态,认识酸、醇、酯的性质,培养我们实事求是的科学态度、安全环保意识和绿色化学思想。出的改进措施使乙酸乙酯课堂演示制备实验具有较好的实用性、可操作性和科学性,更符合课堂教学的要求。

       通过这次实验装置的改进,更激发了我们学习化学的热情。

       参考文献:

       [1][9]王磊主编,普通高中课程标准实验教科书・化学2(必修)。济南:山东科学技术出版社,2022:80。

       [2][10]王祖浩主编,普通高中课程标准实验教科书・化学2(必修)。南京:江苏教育出版社,2022:71。

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