实验活动1 乙酸乙酯的制备与性质 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修第三册
文档属性
| 名称 | 实验活动1 乙酸乙酯的制备与性质 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修第三册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 97.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-10 19:43:13 | ||
图片预览
文档简介
实验活动1 乙酸乙酯的制备与性质
【实验目的】
1.学习制备乙酸乙酯的方法。
2.加深对酯化反应和酯的水解的认识。
【实验用品】
器材:试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、酒精灯、火柴、秒表、碎瓷片。
试剂:乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液、乙酸乙酯、蒸馏水、3 mol·L-1H2SO4溶液、6 mol·L-1 NaOH溶液。
【实验过程】
实验1 乙酸乙酯的制备
实验 装置
实验 现象 在饱和碳酸钠溶液上方有透明的油状液体产生,并可闻到香味
实验 结论 在浓硫酸存在和加热条件下,乙酸和乙醇发生酯化反应,生成了乙酸乙酯
实验 原理 CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
实验 说明 ①向试管内添加试剂时,应先加乙醇,然后再慢慢加浓硫酸,冷却后再加入乙酸; ②浓硫酸的作用为充当催化剂和吸水剂; ③反应体系中加入碎瓷片的作用是防止液体暴沸; ④实验中加热的目的是提高反应速率,并且使生成的乙酸乙酯挥发,有利于收集,同时也提高了乙酸、乙醇的转化率; ⑤导气管末端不要伸入饱和碳酸钠溶液中,防止液体倒吸; ⑥饱和碳酸钠溶液的作用:一是中和未反应的乙酸,二是溶解未反应的乙醇,三是降低乙酸乙酯在溶液中的溶解度,有利于分层; ⑦该反应为可逆反应,发生酯化反应的同时,又有部分酯发生水解
实验2 乙酸乙酯的水解
在A、B、C三支试管中各加入6滴乙酸乙酯。再向A试管中加5.5 mL蒸馏水;向B试管中加0.5 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液、5.0 mL蒸馏水;向C试管中加0.5 mL 6 mol·L-1 NaOH溶液、5.0 mL蒸馏水。振荡试管,把三支试管同时放入70~80 ℃的水浴中加热。比较乙酸乙酯气味消失的快慢。
问题生成
1.在酯化反应和酯的水解反应中选用硫酸作催化剂时,对浓度有什么要求 为什么
【答案】①酯化反应,要求选用浓H2SO4,利用浓H2SO4吸水促进酯化反应,提高酯化反应的限度。②酯的水解反应,要求选用稀H2SO4,利用稀H2SO4促进酯的水解反应。
2.酯在酸、碱作催化剂的条件下水解有何区别
【答案】酸既是酯化反应的催化剂,也是酯的水解反应的催化剂,所以酸作催化剂,酯的水解是不彻底的;而碱能把生成的羧酸中和,水解能完全进行。
3.在制取乙酸乙酯的实验中,如何提高乙酸乙酯的产量
【答案】为了提高乙酸乙酯的产量,可以增大反应物(如乙醇)的物质的量,也可以把产物中的乙酸乙酯及时分离出来。
4.酯化反应与酯的水解反应有何区别
【答案】
酯化反应 酯的水解反应
催化剂 浓H2SO4 稀H2SO4或NaOH溶液
催化剂的其他作用 吸水,提高CH3COOH和C2H5OH的转化率 NaOH中和酯的水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
最佳加热方式 酒精灯火焰加热 水浴加热
反应类型 酯化反应、取代反应 水解反应、取代反应
【归纳总结】
1.酯化反应是酸与醇作用生成酯和水的反应,在反应中有机酸去羟基,即羧酸中的C—O断裂;醇去氢,即羟基中的O—H断裂,羟基与氢结合成水,其余部分结合成酯。酯化反应中的酸可以是羧酸,也可以是无机含氧酸,可以是一元酸,也可以是多元酸。醇可以是一元醇,也可以是多元醇。无氧酸不能发生酯化反应。
2.酯的水解反应是酯化反应的逆反应,酯水解时的断键位置如下:
①酯化反应选用浓H2SO4作催化剂,同时浓硫酸又作为吸水剂,有利于反应向酯化方向进行。②酯的水解反应选用NaOH溶液作催化剂,同时NaOH可中和羧酸,使酯的水解反应完全。③浓硫酸和稀H2SO4起催化作用,不能使酯化反应完全,也不能使酯的水解反应完全,书写化学方程式时要用“”。
【迁移应用】
1.下列关于酯化反应说法正确的是( )。
A.用CH3COH与CH3COOH发生酯化反应,生成O
B.反应液混合时,顺序为先加乙醇,再加浓硫酸,最后加乙酸
C.乙酸乙酯不会和水反应生成乙酸和乙醇
D.用蒸馏的方法从饱和Na2CO3溶液中分离出乙酸乙酯
【答案】B
【解析】A项,CH3COH与CH3COOH发生酯化反应,生成CH3CO18OCH2CH3和H2O,错误;B项,浓硫酸的密度比乙醇大,溶于乙醇放出大量的热,为防止酸液飞溅,加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇,然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管,最后再加入乙酸,正确;C项,乙酸乙酯在酸性条件下水解可生成乙酸和乙醇,错误;D项,乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液分层,因此应采取分液操作实现二者的分离,错误。
2.为了促进酯的水解,提高酯的水解率,分别采用下列四种措施,其中效果最好的是( )。
A.加强热
B.增加酯的浓度
C.加氢氧化钠溶液并加热
D.加稀硫酸并加热
【答案】C
【解析】酯在氢氧化钠溶液中可完全水解。
3.实验室制取1 mL乙酸乙酯后,沿器壁加入紫色石蕊溶液0.5 mL,这时石蕊溶液将存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡)。对于可能出现的现象,下列叙述正确的是( )。
A.石蕊层仍为紫色,有机层为无色
B.石蕊层为三层环,由上而下是红、紫、蓝
C.石蕊层有两层,上层为紫色,下层为蓝色
D.石蕊层为三层环,由上而下是蓝、紫、红
【答案】B
【解析】新制取的乙酸乙酯中溶有乙酸,使石蕊呈红色,饱和碳酸钠溶液因水解呈碱性,使石蕊呈蓝色。
4.实验室制备乙酸丁酯的环境温度(反应温度)是115~125 ℃,其他有关数据如下表,下列关于实验室制备乙酸丁酯的叙述错误的是( )。
物质 乙酸 1-丁醇 乙酸丁酯 98%浓硫酸
沸点 117.9 ℃ 117.2 ℃ 126.3 ℃ 338.0 ℃
溶解性 溶于水和 有机溶剂 溶于水和 有机溶剂 微溶于水,溶于有机溶剂 与水混溶
A.相对价廉的乙酸与1-丁醇的物质的量之比应大于1∶1
B.可采用水浴加热的方式
C.从反应后混合物分离出粗品的方法:用饱和Na2CO3溶液洗涤后分液
D.由粗品制精品需要进行的一步操作:加吸水剂,蒸馏
【答案】B
【解析】增加乙酸的浓度,平衡正向移动,会提高1-丁醇的转化率,生成更多的乙酸丁酯,故A项正确;实验室制备乙酸丁酯的环境温度(反应温度)是115~125 ℃,而水浴的最高温度为100 ℃,达不到制备温度要求,所以不采用水浴加热,故B项错误;反应后混合物中含有乙酸、1-丁醇、乙酸丁酯,乙酸可以和碳酸钠反应生成乙酸钠,乙酸钠和丁醇能溶于水,乙酸丁酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度极小,所以用饱和Na2CO3溶液洗涤后分液可得乙酸丁酯粗品,故C项正确;粗品中含有水,可加吸水剂除去水,然后再蒸馏,故D项正确。
5.可用如图装置制取少量乙酸乙酯(固定和夹持装置省略)。回答下列问题:
(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2 mL,正确的加入顺序是 。
(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是 。
(3)实验中加热试管a的目的是① ;② 。
(4)反应结束后,振荡试管b,静置,观察到的现象是 。
【答案】(1)先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,冷却后再加入冰醋酸
(2)在试管a中加入几片碎瓷片
(3)①加快反应速率 ②及时将产物乙酸乙酯蒸出,以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动
(4)b中液体分层,上层是透明的油状液体
6.实验室制乙酸乙酯的主要装置如图甲所示,主要步骤:①在a试管中按2∶3∶2的体积比配制浓硫酸、乙醇、乙酸的混合物;②按图甲连接装置,使产生的蒸气经导管通到b试管所盛的饱和碳酸钠溶液中;③小火加热a试管中的混合液;④等b试管中收集到约2 mL产物时停止加热,撤下b试管并用力振荡,然后静置待其中液体分层;⑤分离出纯净的乙酸乙酯。
请回答下列问题:
(1)步骤④中可观察到b试管中有细小的气泡冒出,写出该反应的离子方程式: 。
(2)分离出乙酸乙酯层后,洗涤杂质,洗涤后为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为 (填字母)。
A.P2O5 B.无水Na2SO4
C.碱石灰 D.NaOH固体
(3)为充分利用反应物,该同学又设计了图中乙、丙两套装置(利用丙装置时,待反应完毕冷却后,再用饱和碳酸钠溶液提取烧瓶中的产物)。你认为更合理的是 。理由是 。
【答案】(1)2CH3COOH+C2CH3COO-+H2O+CO2↑
(2)B
(3)丙 丙装置能将易挥发的反应物乙酸和乙醇冷凝回流到反应容器中,继续反应,提高了乙酸、乙醇原料的利用率及产物的产率,而乙不可以
【解析】(1)步骤④中可观察到b试管中有细小的气泡冒出,说明碳酸钠与醋酸反应产生二氧化碳气体,该反应的离子方程式为2CH3COOH+C2CH3COO-+H2O+CO2↑。(2)P2O5吸水后生成磷酸,能够使乙酸乙酯发生水解,A项错误;无水Na2SO4不与乙酸乙酯反应,且能够吸水,可以作干燥剂,B项正确;碱石灰中有氢氧化钠,乙酸乙酯在碱性环境下发生水解,C项错误;NaOH固体溶于水,乙酸乙酯在碱性环境下发生水解,D项错误。
2
【实验目的】
1.学习制备乙酸乙酯的方法。
2.加深对酯化反应和酯的水解的认识。
【实验用品】
器材:试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、酒精灯、火柴、秒表、碎瓷片。
试剂:乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液、乙酸乙酯、蒸馏水、3 mol·L-1H2SO4溶液、6 mol·L-1 NaOH溶液。
【实验过程】
实验1 乙酸乙酯的制备
实验 装置
实验 现象 在饱和碳酸钠溶液上方有透明的油状液体产生,并可闻到香味
实验 结论 在浓硫酸存在和加热条件下,乙酸和乙醇发生酯化反应,生成了乙酸乙酯
实验 原理 CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
实验 说明 ①向试管内添加试剂时,应先加乙醇,然后再慢慢加浓硫酸,冷却后再加入乙酸; ②浓硫酸的作用为充当催化剂和吸水剂; ③反应体系中加入碎瓷片的作用是防止液体暴沸; ④实验中加热的目的是提高反应速率,并且使生成的乙酸乙酯挥发,有利于收集,同时也提高了乙酸、乙醇的转化率; ⑤导气管末端不要伸入饱和碳酸钠溶液中,防止液体倒吸; ⑥饱和碳酸钠溶液的作用:一是中和未反应的乙酸,二是溶解未反应的乙醇,三是降低乙酸乙酯在溶液中的溶解度,有利于分层; ⑦该反应为可逆反应,发生酯化反应的同时,又有部分酯发生水解
实验2 乙酸乙酯的水解
在A、B、C三支试管中各加入6滴乙酸乙酯。再向A试管中加5.5 mL蒸馏水;向B试管中加0.5 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液、5.0 mL蒸馏水;向C试管中加0.5 mL 6 mol·L-1 NaOH溶液、5.0 mL蒸馏水。振荡试管,把三支试管同时放入70~80 ℃的水浴中加热。比较乙酸乙酯气味消失的快慢。
问题生成
1.在酯化反应和酯的水解反应中选用硫酸作催化剂时,对浓度有什么要求 为什么
【答案】①酯化反应,要求选用浓H2SO4,利用浓H2SO4吸水促进酯化反应,提高酯化反应的限度。②酯的水解反应,要求选用稀H2SO4,利用稀H2SO4促进酯的水解反应。
2.酯在酸、碱作催化剂的条件下水解有何区别
【答案】酸既是酯化反应的催化剂,也是酯的水解反应的催化剂,所以酸作催化剂,酯的水解是不彻底的;而碱能把生成的羧酸中和,水解能完全进行。
3.在制取乙酸乙酯的实验中,如何提高乙酸乙酯的产量
【答案】为了提高乙酸乙酯的产量,可以增大反应物(如乙醇)的物质的量,也可以把产物中的乙酸乙酯及时分离出来。
4.酯化反应与酯的水解反应有何区别
【答案】
酯化反应 酯的水解反应
催化剂 浓H2SO4 稀H2SO4或NaOH溶液
催化剂的其他作用 吸水,提高CH3COOH和C2H5OH的转化率 NaOH中和酯的水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
最佳加热方式 酒精灯火焰加热 水浴加热
反应类型 酯化反应、取代反应 水解反应、取代反应
【归纳总结】
1.酯化反应是酸与醇作用生成酯和水的反应,在反应中有机酸去羟基,即羧酸中的C—O断裂;醇去氢,即羟基中的O—H断裂,羟基与氢结合成水,其余部分结合成酯。酯化反应中的酸可以是羧酸,也可以是无机含氧酸,可以是一元酸,也可以是多元酸。醇可以是一元醇,也可以是多元醇。无氧酸不能发生酯化反应。
2.酯的水解反应是酯化反应的逆反应,酯水解时的断键位置如下:
①酯化反应选用浓H2SO4作催化剂,同时浓硫酸又作为吸水剂,有利于反应向酯化方向进行。②酯的水解反应选用NaOH溶液作催化剂,同时NaOH可中和羧酸,使酯的水解反应完全。③浓硫酸和稀H2SO4起催化作用,不能使酯化反应完全,也不能使酯的水解反应完全,书写化学方程式时要用“”。
【迁移应用】
1.下列关于酯化反应说法正确的是( )。
A.用CH3COH与CH3COOH发生酯化反应,生成O
B.反应液混合时,顺序为先加乙醇,再加浓硫酸,最后加乙酸
C.乙酸乙酯不会和水反应生成乙酸和乙醇
D.用蒸馏的方法从饱和Na2CO3溶液中分离出乙酸乙酯
【答案】B
【解析】A项,CH3COH与CH3COOH发生酯化反应,生成CH3CO18OCH2CH3和H2O,错误;B项,浓硫酸的密度比乙醇大,溶于乙醇放出大量的热,为防止酸液飞溅,加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇,然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管,最后再加入乙酸,正确;C项,乙酸乙酯在酸性条件下水解可生成乙酸和乙醇,错误;D项,乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液分层,因此应采取分液操作实现二者的分离,错误。
2.为了促进酯的水解,提高酯的水解率,分别采用下列四种措施,其中效果最好的是( )。
A.加强热
B.增加酯的浓度
C.加氢氧化钠溶液并加热
D.加稀硫酸并加热
【答案】C
【解析】酯在氢氧化钠溶液中可完全水解。
3.实验室制取1 mL乙酸乙酯后,沿器壁加入紫色石蕊溶液0.5 mL,这时石蕊溶液将存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡)。对于可能出现的现象,下列叙述正确的是( )。
A.石蕊层仍为紫色,有机层为无色
B.石蕊层为三层环,由上而下是红、紫、蓝
C.石蕊层有两层,上层为紫色,下层为蓝色
D.石蕊层为三层环,由上而下是蓝、紫、红
【答案】B
【解析】新制取的乙酸乙酯中溶有乙酸,使石蕊呈红色,饱和碳酸钠溶液因水解呈碱性,使石蕊呈蓝色。
4.实验室制备乙酸丁酯的环境温度(反应温度)是115~125 ℃,其他有关数据如下表,下列关于实验室制备乙酸丁酯的叙述错误的是( )。
物质 乙酸 1-丁醇 乙酸丁酯 98%浓硫酸
沸点 117.9 ℃ 117.2 ℃ 126.3 ℃ 338.0 ℃
溶解性 溶于水和 有机溶剂 溶于水和 有机溶剂 微溶于水,溶于有机溶剂 与水混溶
A.相对价廉的乙酸与1-丁醇的物质的量之比应大于1∶1
B.可采用水浴加热的方式
C.从反应后混合物分离出粗品的方法:用饱和Na2CO3溶液洗涤后分液
D.由粗品制精品需要进行的一步操作:加吸水剂,蒸馏
【答案】B
【解析】增加乙酸的浓度,平衡正向移动,会提高1-丁醇的转化率,生成更多的乙酸丁酯,故A项正确;实验室制备乙酸丁酯的环境温度(反应温度)是115~125 ℃,而水浴的最高温度为100 ℃,达不到制备温度要求,所以不采用水浴加热,故B项错误;反应后混合物中含有乙酸、1-丁醇、乙酸丁酯,乙酸可以和碳酸钠反应生成乙酸钠,乙酸钠和丁醇能溶于水,乙酸丁酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度极小,所以用饱和Na2CO3溶液洗涤后分液可得乙酸丁酯粗品,故C项正确;粗品中含有水,可加吸水剂除去水,然后再蒸馏,故D项正确。
5.可用如图装置制取少量乙酸乙酯(固定和夹持装置省略)。回答下列问题:
(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2 mL,正确的加入顺序是 。
(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是 。
(3)实验中加热试管a的目的是① ;② 。
(4)反应结束后,振荡试管b,静置,观察到的现象是 。
【答案】(1)先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,冷却后再加入冰醋酸
(2)在试管a中加入几片碎瓷片
(3)①加快反应速率 ②及时将产物乙酸乙酯蒸出,以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动
(4)b中液体分层,上层是透明的油状液体
6.实验室制乙酸乙酯的主要装置如图甲所示,主要步骤:①在a试管中按2∶3∶2的体积比配制浓硫酸、乙醇、乙酸的混合物;②按图甲连接装置,使产生的蒸气经导管通到b试管所盛的饱和碳酸钠溶液中;③小火加热a试管中的混合液;④等b试管中收集到约2 mL产物时停止加热,撤下b试管并用力振荡,然后静置待其中液体分层;⑤分离出纯净的乙酸乙酯。
请回答下列问题:
(1)步骤④中可观察到b试管中有细小的气泡冒出,写出该反应的离子方程式: 。
(2)分离出乙酸乙酯层后,洗涤杂质,洗涤后为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为 (填字母)。
A.P2O5 B.无水Na2SO4
C.碱石灰 D.NaOH固体
(3)为充分利用反应物,该同学又设计了图中乙、丙两套装置(利用丙装置时,待反应完毕冷却后,再用饱和碳酸钠溶液提取烧瓶中的产物)。你认为更合理的是 。理由是 。
【答案】(1)2CH3COOH+C2CH3COO-+H2O+CO2↑
(2)B
(3)丙 丙装置能将易挥发的反应物乙酸和乙醇冷凝回流到反应容器中,继续反应,提高了乙酸、乙醇原料的利用率及产物的产率,而乙不可以
【解析】(1)步骤④中可观察到b试管中有细小的气泡冒出,说明碳酸钠与醋酸反应产生二氧化碳气体,该反应的离子方程式为2CH3COOH+C2CH3COO-+H2O+CO2↑。(2)P2O5吸水后生成磷酸,能够使乙酸乙酯发生水解,A项错误;无水Na2SO4不与乙酸乙酯反应,且能够吸水,可以作干燥剂,B项正确;碱石灰中有氢氧化钠,乙酸乙酯在碱性环境下发生水解,C项错误;NaOH固体溶于水,乙酸乙酯在碱性环境下发生水解,D项错误。
2