备战2021 高考化学 考点53 乙酸乙酯的制备（原卷版）

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考点 53 乙酸乙酯的制备 一、乙酸乙酯的制备实验 酯化反应 实验 装置 实验 步骤 在一支试管中加入 3 mL 乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入 2 mL 浓硫酸和 2 mL 乙酸， 连接好实验装置；用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面 上，观察现象 试剂加入顺序：乙醇→浓硫酸→乙酸。 实验 现象 饱和碳酸钠溶液的液面上有无色透明的不溶于水的油状液体产生，并可闻到香味 实验 结论 在浓硫酸、加热的条件下，乙醇和乙酸发生反应，生成无色、透明、不溶于水、有香味 的油状液体 化学 方程式 +H—O—C2H5 反应实质 乙酸中—COOH 脱—OH，乙醇中—OH 脱—H，形成酯和 H2O。 反应特点 反应条件及其意义 （1）加热，主要目的是提高反应速率，其次是使生成的乙酸乙酯挥发而方便收集，使平衡向正反应方 向移动，提高乙醇、乙酸的转化率。 （2）浓硫酸一方面作催化剂，提高反应速率；另一方面作吸水剂，提高乙醇、乙酸的转化率。 （3）饱和 Na2CO3 溶液的作用 ①挥发出的乙酸与 Na2CO3 反应生成易溶于水的盐，乙醇易溶于 Na2CO3 溶液，有利于乙酸乙酯与乙酸、 乙醇的分离。 ②乙酸乙酯在饱和 Na2CO3 溶液中的溶解度较小，与饱和 Na2CO3 溶液混合时易分层，可用分液法分离。 注意事项 （1）浓硫酸溶于乙醇或乙酸时会放出大量的热，因此，将乙醇、乙酸、浓硫酸混合时，一般先加入乙 醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，最后加入冰醋酸。 （2）浓硫酸的作用：催化剂、吸水剂。 （3）为防止试管中液体在实验时暴沸，加热前应采取的措施：在试管中加入几块碎瓷片或沸石。 （4）玻璃导管的末端不要插入饱和 Na2CO3 溶液中，以防液体倒吸。 （5）开始时要用小火均匀加热，加快反应速率，减少乙醇和乙酸的挥发；待有大量产物生成时，可大 火加热，以便将产物蒸出。 （6）装置中的长导管起导气兼冷凝作用。 （7）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施：①用浓 H2SO4 吸水，使平衡向正反应方向移动；②加热将 酯蒸出；③可适当增加乙醇的量，并加装冷凝回流装置。 二、如何辨析羧基和酯基 羧基和酯基两种官能团结构相似，但性质不同。 羧基和酯基对比 官能团 代表物质 表示方法 羧基 乙酸 —COOH 或 酯基 乙酸乙酯 —COOR 或 (R 不能为氢原子) 羧基 （1）羧基的结构 羧基的结构可用下图表示，其中含有四个共价键，即羧基碳原子与其他原子(如碳原子或氢原子)形成的 共价键(①号位置)，碳氧双键(②号位置)，碳氧共价键(③号位置)，氢氧共价键(④号位置)。 （2）羧酸的酸性 ①电离方程式：RCOOH RCOO− + H+。由此可见，羧酸分子中表现酸性的是羧基(—COOH)，即羧 基中的氢电离产生氢离子。 注意：构成羧酸烃基中的氢不能电离。 ②羧酸一般是弱酸(如乙酸、甲酸、苯甲酸等)，在书写离子方程式时，这些羧酸要写成化学式的形式。 酯基 （1）酯基的结构 酯基的结构可用如图表示，其中含有四个共价键，即酯基碳原子与其他原子(如碳原子或氢原子)形成的 共价键(①号位置)，碳氧双键(②号位置)，碳氧共价键(③号位置)，氧原子与其他基团形成的共价键(④号位 置)。 注：R 不能是氢原子。 （2）酯基的形成 羧酸与醇能发生酯化反应，该反应是醇分子中的烃氧基(RO—)作为取代基，取代了羧酸中的羟基而形 成酯基。羧酸与醇的酯化反应原理可用如下的化学方程式表示： +H—OR' +H2O 由上述化学方程式可知，发生酯化反应时，羧酸中断开的是碳氧单键，醇中断开的是氢氧单键。酯化 反应中的断键方式可归纳为“酸脱羟基醇脱氢”。 （3）酯基的性质 所有的酯类物质都能在酸或碱作催化剂的情况下发生水解反应，产物是羧酸(或羧酸盐)和醇类物质。酸 性条件下，该反应是一个可逆反应，但碱性条件下，该反应进行得比较彻底，这种现象可用化学平衡原理 来解释。酸性条件下水解的化学方程式为 +H—OH 碱性条件下水解的 化学方程式为 +NaOH(或 KOH) (或 考向一 乙酸乙酯的制取及应用 典例 1 实验室制备乙酸乙酯的装置，如图所示，回答下列问题： （1）乙醇、乙酸和浓硫酸混合顺序应为_____________________。 （2）收集乙酸乙酯的试管内盛有的饱和碳酸钠溶液的作用是____________________。 （3）反应中浓硫酸的作用________________________________。 （4）反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到 100%，原因是_______________________。 （5）收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的________层。 （6）该反应的化学方程式为______________________。 （7）将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为__________。 1．分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图如下所示： 上述实验过程中，所涉及的三次分离操作分别是 A．①蒸馏；②过滤；③分液 B．①分液；②蒸馏；③结晶、过滤 C．①蒸馏；②分液；③分液 D．①分液；②蒸馏；③蒸馏 有机实验中应注意的问题 （1）加热 ①用酒精灯加热：火焰温度一般在 400～500 ℃，教材中的实验需要用酒精灯加热的有乙烯的制备、乙 酸乙酯的制备、蒸馏石油的实验、石蜡的催化裂化实验。 ②水浴加热：银镜反应(温水浴)、乙酸乙酯的水解(70～80 ℃水浴)、蔗糖的水解(热水浴)。 （2）蒸馏 温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处；烧瓶中加碎瓷片防暴沸；冷凝管一般选用直形冷凝管，冷 凝剂的流动方向与被冷凝的液体的流动方向应相反。 （3）萃取、分液 分液时下层液体从分液漏斗下口放出，上层液体从分液漏斗上口倒出。 （4）冷凝回流 当需要使被汽化的物质重新流回到反应容器中时，可通过在反应容器的上方添加一个长导管达到此目 的(此时空气是冷凝剂)，若需要冷凝的试剂沸点较低，则需要在容器的上方安装冷凝管，常选用球形冷凝管， 此时冷凝剂的方向是下进上出。 （5）在有机制备实验中利用平衡移动原理，提高产品的产率常用的方法：①及时蒸出或分离出产品； ②用吸收剂吸收其他产物，如水；③利用回流装置，提高反应物的利用率。 考向二 酯的组成和性质 典例 2 分子式为 C5H10O2 的有机物 R 在酸性条件下可水解为酸和醇，下列说法不正确的是 A．这些醇和酸重新组合可形成的酯共有 40 种 B．符合该分子式的羧酸类同分异构体有 4 种 C．R 水解得到的酸至少有 5 对共用电子对数目 D．R 水解得到的醇发生消去反应，可得到 4 种烯烃 2．某羧酸酯的分子式为 C18H26O5，1 mol 该酯完全水解可得 1 mol 羧酸和 2 mol 乙醇，该羧酸的分子式为 A．C14H18O5 B．C14H16O4 C．C16H22O5 D．C16H20O5 1．酯化反应是有机化学中的一类重要反应，下列对酯化反应理解不正确的是 A．酯化反应的反应物之一肯定是乙醇 B．酯化反应一般需要吸水 C．酯化反应中反应物不能全部转化为生成物 D．酯化反应一般需要催化剂 2．关于实验室制取少量乙酸乙酯的实验，下列说法错误的是 A．三种试剂混合时的操作方法可以是:在试管中加入一定量的乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入一定量 的浓硫酸和乙酸 B．为加快化学反应速率，应当用大火快速加热 C．反应中长导管的作用有两个:导气和冷凝 D．反应的原理实际上是羧基和醇羟基的反应 3．下列哪个是以乙酸、浓硫酸和乙醇为原料合成乙酸乙酯的最佳装置(夹持装置未画出) 4．分子式为 C8H8O2 的有机物，分子中含有一个苯环，且能发生水解反应，则该有机物苯环上的一溴代物 有 A．9 种 B．16 种 C．19 种 D．25 种 5．有下列六种有机物：①硝基苯、②苯、③溴苯、④乙酸、⑤乙醇、⑥乙酸乙酯，其中难溶于水且比水轻 的含氧有机物是 A．②④⑥ B．①②③ C．⑤和⑥ D．只有⑥ 6．已知苯甲酸的酸性比碳酸强，苯酚的酸性比碳酸弱。则可以将 转变为 的方法是 ①与足量的 NaOH 溶液共热，再通入 CO2②与稀硫酸共热后，加入足量的 NaOH 溶液③加热溶液，通入 足量的 CO2④与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 NaHCO3 A．①② B．①④ C．②③ D．②④ 7．某有机物结构简式如图，下列关于该有机物的说法正确的是 A．1 mol 该有机物可消耗 3 mol NaOH B．该有机物的分子式为 C16H17O5 C．最多可与 7 mol H2 发生加成 D．苯环上的一溴代物有 6 种 8．邻苯二甲酸二乙酯(结构如图所示)是一种重要的塑化剂。下列有关邻苯二甲酸二乙酯的说法正确的是 A．分子式为 C12H12O4 B．易溶于水，难溶于大多数有机溶剂 C．分子中有两种官能团 D．与氢氧化钠溶液共热充分反应，再用稀盐酸酸化，最终可得两种有机产物 9．欲除去下列物质中混入的少量杂质(括号内物质为杂质)，错误的是 A．乙酸乙酯(乙酸)：加饱和 Na2CO3 溶液，充分振荡静置后，分液 B．乙醇(水)：加入新制生石灰，蒸馏 C．溴苯(溴)：加入 NaOH 溶液，充分振荡静置后，分液 D．乙酸(乙醇)：加入金属钠，蒸馏 10．实验室制备的乙酸乙酯中含有乙酸、乙醇等杂质，提纯乙酸乙酯的操作流程如图所示，下列有关叙述 中正确的是 A．试剂 a 为 NaOH 溶液 B．操作①为分液 C．操作②和③均要使用分液漏斗 D．无水碳酸钠用于除去 A 中的乙酸 11．1 mol X 在稀硫酸、加热条件下可水解生成 1 mol 草酸(H2C2O4)和 2 mol M(C3H8O)，下列说法不正确的 是 A．X 的分子式为 C8H14O4 B．M 有 2 种结构 C．可用酸性高锰酸钾溶液检验草酸是否具有还原性 D．X 和 M 均可发生氧化反应、加成反应、取代反应 12．有机物甲的分子式为 C9H18O2，在酸性条件下甲水解为乙和丙两种有机物，在相同的温度和压强下，同 质量的乙和丙的蒸气所占体积相同，则甲的可能结构有 A．16 种 B．14 种 C．12 种 D．10 种 13．如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图。下列关于该实验的叙述中，不正确的是 A．向 a 试管中先加入浓硫酸，然后边摇动试管边慢慢加入乙醇，再加冰醋酸 B．试管 b 中导气管下端管口不能浸入液面的原因是防止发生倒吸现象 C．实验时加热试管 a 的目的是加快反应速率并及时将乙酸乙酯蒸出 D．试管 b 中饱和 Na2CO3 溶液的作用是吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇 14．1丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为 115～ 125℃，反应装置如图，下列对该实验的描述错误的是 A．不能用水浴加热 B．长玻璃管起冷凝回流作用 C．1丁醇和乙酸能反应完或者其中一种能消耗完 D．为了提高反应速率，所以要加入浓硫酸作催化剂并加热 15．乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业，中学化学实验常用 a 装置来制备。 完成下列填空： （1）实验时，浓硫酸用量不能过多，原因是__________________________________。 （2）饱和 Na2CO3 溶液的作用是________、________、________。 （3）反应结束后，将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中，________、________，然后分液。 （4）若用 b 装置制备乙酸乙酯，其缺点有________、________。由 b 装置制得的乙酸乙酯粗产品经饱和 碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后，还可能含有的有机杂质是________，分离乙酸乙酯与该杂质的方法是 ________。 16．已知 A、B、D 是食品中的常见有机物，A 是生物的主要供能物质。以 A 和水煤气(CO、H2)为原料在一 定条件下可获得有机物 B、C、D、E、F，其相互转化关系如图。已知 E 是 CO 和 H2 以物质的量之比 1： 2 反应的产物，F 为具有特殊香味、不易溶于水的油状液体。 请回答： （1）有机物 A 的分子式______，有机物 D 中含有的官能团名称是______。 （2）B→C 的反应类型是______，C 的结构简式为______。 （3）B→C 化学方程式是______。D+E→F 的化学方程式______。 （4）下列说法不正确的是______。 A．有机物 B 与金属钠反应比水与金属钠反应要剧烈 B．除去 F 中含有 D、E 杂质可用 NaOH 溶液洗涤、分液 C．D 和 E 反应生成 F 时，浓硫酸主要起强氧化剂作用 D．C 在一定条件下可以与 H2 反应转化为 B 17．实验室制取乙酸丁酯的实验装置有如图所示两种装置供选用。 其有关物质的物理性质如下表： 乙酸 1丁醇 乙酸丁酯 熔点/℃ 16.6 －89.5 －73.5 沸点/℃ 117.9 117 126.3 密度/(g·cm－3) 1.05 0.81 0.88 水溶性 互溶 可溶(9 g/100 g 水) 微溶 （1）制取乙酸丁酯的装置应选用________（填“甲”或“乙”）。不选另一种装置的理由是 ____________________。 （2）该实验生成物中除了主产物乙酸丁酯外，还可能生成的有机副产物有________、________。（写出 结构简式） （3）酯化反应是一个可逆反应，为提高 1丁醇的利用率，可采取的措施是___________________。 （4）从制备乙酸丁酯所得的混合物中分离提纯乙酸丁酯时，需要经过多步操作，下列图示的操作中， 肯定需要的化学操作是________（填字母）。 （5）有机物的分离操作中，经常需要使用分液漏斗等仪器。使用分液漏斗前必须________（填写操作）； 某同学在进行分液操作时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还可能是 ________________________________（写出一点）。 18．苯佐卡因(对氨基苯甲酸乙酯)常用于创面、溃疡面及痔疮的止痛，有关数据和实验装置图如下: +CH3CH2OH 相对分子质量 密度/(g·cm3) 熔点/℃ 沸点/℃ 水中溶解性 乙醇 46 0.79 114.3 78.5 与水任意比互溶 对氨基苯甲酸 137 1.374 188 339.9 微溶于水 对氨基苯甲酸乙酯 165 1.039 90 172 难溶于水，易溶于醇、醚类 实验步骤: 在圆底烧瓶中加入 0.400 g(0.002 9 mol)对氨基苯甲酸和 0.082 mol 乙醇，振荡溶解，将烧瓶置于冰水浴 并加入 0.220 mL 浓硫酸(0.004 mol)，反应混合物用水浴加热回流 1 h，并不断振荡。 分离提纯:冷却后，分批加入 10% NaHCO3 溶液直至无明显气泡产生，再加少量 NaHCO3 溶液至 pH≈9， 将混合液转移至分液漏斗中，用乙醚分两次萃取，并向醚层加入无水硫酸钠，蒸出乙醚，冷却结晶， 最终得到产物 0.200 g。 请回答下列问题: （1）仪器 A 的名称为 ，将烧瓶置于冰水浴中的原因是 。 （2）在实验步骤中缺少一步操作，该操作是 。 （3）在反应中，圆底烧瓶的容积最合适的是 。 A．10 mL B．25 mL C．50 mL （4）反应中加入过量乙醇的目的是 ；实验结束冷却后，分批加入 10% NaHCO3 溶液的作用是 。 （5）分液漏斗在使用之前必须进行的操作是 ，乙醚层位于 (填“上层” 或“下层”)；萃取过程中向醚层加入无水硫酸钠的作用是 。 （6）本实验中苯佐卡因的产率为 。 1．[2018·课标全国Ⅰ]在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是 2．[2018 海南]实验室常用乙酸与过量的乙醇在浓硫酸催化下合成乙酸乙酯。下列说法正确的是 A．该反应的类型为加成反应 B．乙酸乙酯的同分异构体共有三种 C．可用饱和的碳酸氢钠溶液鉴定体系中是否有未反应的乙酸 D．该反应为可逆反应，加大乙醇的量可提高乙酸的转化率 3．［2016·江苏卷］化合物 X 是一种医药中间体，其结构简式如图所示。下列有关化合物 X 的说法正确 的是 A．分子中两个苯环一定处于同一平面 B．不能与饱和 Na2CO3 溶液反应 C．在酸性条件下水解，水解产物只有一种 D．1 mol 化合物 X 最多能与 2 mol NaOH 反应 4．［2015·新课标卷Ⅱ］某羧酸酯的分子式为 C18H26O5，1 mol 该酯完全水解可得到 1 mol 羧酸和 2 mol 乙 醇，该羧酸的分子式为 A．C14H18O5 B．C14H16O4 C．C14H22O5 D．C14H10O5 5．［2015·新课标卷Ⅱ］分子式为 C5H10O2 并能与饱和 NaHCO3 溶液反应放出气体的有机物有（不含立体 异构） A．3 种 B．4 种 C．5 种 D．6 种