Question

乙酸正丁酯是医药合成的重要中间体，某同学在实验室中用乙酸和正丁醇来制取，实验操作如下：

Ⅰ．将混合液（18.5 mL正丁醇和13.4 mL过量乙酸，0.4 mL浓硫酸）置于仪器A中并放入适量沸石（见图I，沸石及加热装置等略去），然后加热回流约20分钟。

Ⅱ．将反应后的溶液进行如下处理：①用水洗涤，②用试剂X干燥，③用10% Na₂CO₃溶液洗涤。

Ⅲ.将所得到的乙酸正丁酯粗品转入蒸馏烧瓶中进行蒸馏，最后得到17.1 g乙酸正丁酯。

部分实验数据如下表所示：

化合物	相对分子质量	密度/（g·mL^－1）	沸点／℃	溶解度(g)/（100 g水）
正丁醇	74	0.80	118.0	9
乙酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

（1）使用分水器（实验中可分离出水）能提高酯的产率，其原因是_______________.

（2）步骤Ⅱ中的操作顺序为____________（填序号），试剂X不能选用下列物质中的______________（填字母序号）。

a．无水硫酸镁    b．新制生石灰    c．无水硫酸钠

（3）步骤Ⅲ（部分装置如图Ⅱ所示）。

①当仪器连接好后，a．向相应的冷凝管中通冷凝水；b．加热蒸馏烧瓶，先后顺序是___________。（填“先a后b”或“先b后a”）

②温度计水银球所处的位置不同，会影响馏出物的组成，当温度计水银球分别位于图Ⅱ中的________（填“a”“b”“c”或“d”）点时会导致收集到的产品中混有较多的低沸点杂质。

（4）该实验乙酸正丁酯的产率是_____________。（计算结果保留2位有效数字）。

Answer

不断分离出水，有利于平衡向酯化反应方向移动 ①③①② b 先a后b a、b 74%

【解析】（1）由装置图可知仪器A将水分离出来，使产物中水的浓度减小，有利于酯化反应向右进行，所以使用分水器（实验中可分离出水）能提高酯的产率，故答案为：不断分离出水，使容器内H2O浓度变小，有利于平衡向酯化反应方向移动；

（2）首先用水除去大部分可溶于水的硫酸等杂质，再用Na2C03溶液除去残留的酸，再用水除去残留在产品中的Na2C03溶液，残留的水再用于燥剂除去，所以步骤Ⅱ中的操作顺序为①③①②；因Ca0吸水后生成碱会导致酯水解，故不宜用Ca0作干燥剂，所以选b；故答案为：①③①②； b；

（3）①为确保蒸馏产物全部液化，应先向冷凝管中通冷却水，然后加热烧瓶使温度迅速升温到沸点，所以先后顺序是先a后b；故答案为：先a后b；

②同一烧瓶中，反应液的温度高于气体温度，蒸气温度从下向上温度逐渐降低，故当温度计的水银球低于蒸馏烧瓶的支管口处时，会有较多沸点较低的物质夹杂在酯蒸气中，所以位于图Ⅱ中的a、b，故答案为：a、b；

（4）18.5mL正丁醇的质量是18.5 mL×0.8 g/mL=14.8 g，设理论上得到乙酸正丁酯的质量是x，
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
                        74                             116 
                      14.8 g                            x
x=116 g×14.8 g÷74 g=23.2 g
生成乙酸正丁酯的产率是：17.1 g÷23.2 g×100%=74%，故答案为：74%。