高中化学物质的获取课题二物质的制备第2课时学案新人教版

课题二物质的制备(第2课时)
1．制取乙酸乙酯，初步体验有机物的制取过程和特点。

2．探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用。

3．体验通过实验的方法获取知识的过程。

一、乙酸乙酯的制备
1．实验原理
乙酸和乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生________反应生成乙酸乙酯。

反应方程式为________________________，该反应是可逆反应，________可以作酯化反应的催化剂。

2．实验步骤
制取乙酸乙酯的简易装置
在一试管中加入3 mL乙醇，然后边振荡边缓慢加入2 mL______________和2 mL乙酸。

按上图所示，连接好装置。

用酒精灯缓慢加热试管3～5 min，产生的蒸气经导管通到____________溶液的液面上。

3．实验现象
在液面上可以看到__________________产生，并可闻到____________。

4．浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用探究
在酯化实验中，三种不同条件下酯化反应进行的快慢不同：没有酸催化时，几乎____________乙酸乙酯生成；浓硫酸催化时生成的乙酸乙酯的量最多，形成相同厚度的有机层时间最________；稀硫酸或稀盐酸催化时，生成少量的乙酸乙酯，形成相同厚度的有机层时间________，说明浓硫酸在该反应中起了____________的作用，而稀硫酸、稀盐酸等无机酸仅起了__________的作用，没有促进化学平衡向酯化反应方向移动。

思考：探究浓硫酸在该反应中作用时应注意哪些问题？
二、乙酸乙酯制备反应的特征
1．该反应为可逆反应
物质的量相等的乙酸和乙醇，不能全部转化为乙酸乙酯，因为乙酸和乙醇的酯化反应是________反应，当反应达到平衡后，各组分的________保持不变，不改变影响化学平衡的条件，乙酸乙酯的含量不会增加。

2．提高乙酸转化率的方法
欲提高生成乙酸乙酯反应的限度，提高乙酸的转化率，可以采取的措施有：增加乙醇的用量，使化学平衡向正反应方向移动，可以提高乙酸的利用率；增加浓硫酸的用量，利用浓
硫酸吸水使化学平衡向正反应方向移动；加热将生成的乙酸乙酯及时蒸出，通过减少生成物的浓度使化学平衡向正反应方向移动。

3．乙酸乙酯水解的最佳条件
由于酯化反应为可逆反应，而稀硫酸、稀盐酸等无机酸催化酯化反应的效果较浓硫酸差，因此探索乙酸乙酯发生水解反应时，不利于酯化反应的稀无机酸催化剂有利于酯的水解。

因此，乙酸乙酯的水解用稀无机酸的催化效果比用浓硫酸的效果好；同时由于乙酸乙酯水解生成了乙酸，其反应的化学方程式为__________________，如果用无机碱催化乙酸乙酯的水解，会使碱与生成的酸反应，__________生成物乙酸的浓度，从而使化学平衡更容易__________的方向移动，所以，乙酸乙酯水解的适宜条件为________或________催化，最佳条件是用____________催化乙酸乙酯水解。

答案：一、1.酯化CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOCH2CH3＋H2O H＋
2．浓硫酸饱和碳酸钠
3．有透明的油状液体香味
4．没有短较长催化剂、吸水剂催化剂
思考
提示：每次实验乙酸和乙醇取用的体积要相同，加热的时间也要相同，这样更有可比性。

反应结束后用直尺测有机层厚度，然后将饱和碳酸钠溶液和蒸出产物倒入分液漏斗内分液，回收有机层。

二、1.可逆浓度
3．CH
3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋CH3CH2OH 降低向水解无机酸无机碱无机碱
乙酸乙酯制备实验的注意事项
1．反应物混合
加入试剂顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸。

由于反应物中有浓硫酸，所以加入3 mL乙醇后要边振荡试管边缓慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL乙酸，防止浓硫酸与乙醇、乙酸混合时放出大量热量，造成液体飞溅。

浓硫酸不宜最后滴加，以免在滴加浓硫酸的过程中乙酸与乙醇过早发生反应。

大试管内液体体积不超过试管容积1/3，加入碎瓷片防止暴沸。

2．蒸馏操作
本实验中制取乙酸乙酯的装置是一种边反应、边蒸馏的简易装置，加热应缓慢，反应温度不宜过高，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质，而且会使过多乙醇、乙酸未经反应就脱离反应体系，降低乙酸乙酯的产率。

也防止高温使有机物炭化或其他副反应发生。

3．饱和碳酸钠溶液的作用及导气管口位置
中和挥发出来的乙酸，生成醋酸钠(便于闻乙酸乙酯的香味)；溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，利于分层。

导出乙酸乙酯的导气管不要伸到饱和Na2CO3溶液中去，应在饱和Na2CO3溶液上方一点。

防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。

4．实验装置改进
试管斜向上倾斜45°使试管受热面积增大，弯导管起到导气兼冷凝的作用。

导气管选
用长一点的好，这样可以更好地冷凝生成物，减少乙酸乙酯的损失。

为了减少乙酸乙酯的损失，也可以做如下图所示的改进：在球形干燥管下端连接一短玻璃管，将其插入饱和碳酸钠溶液液面下2～3 cm处，这样既可增加冷凝效果，又可洗涤乙酸乙酯，除去乙酸、乙醇等杂质，同时又能防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。

5．实验中采取的加快反应速率的措施
(1)加热可加快反应速率，同时可及时分离出产物。

(2)乙酸、乙醇都是无水的，浓度最大，反应速率快。

(3)使用催化剂，加快反应速率。

知识点1 乙酸乙酯的制取
【例题1】已知下列数据：
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①在30 mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液。

②按下图连接好装置(装置气密性良好)，用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5～
10 min。

③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤出试管B并用力振荡，然后静置待分层。

④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。

图1
图2
请根据题目要求回答下列问题：
(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为____________________________；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：______________________________。

(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)________。

A．中和乙酸和乙醇
B．中和乙酸并吸收部分乙醇
C．乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中的溶解度小，有利于分层析出
D．加速酯的生成，提高其产率
(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，其主要理由是____________________。

(4)指出步骤③所观察到的现象：__________________；分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤除去(填名称)____________________等杂质；为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为(填字母)________。

A．P2O5B．无水Na2SO4 C．碱石灰D．NaOH固体
(5)某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置(图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去)，与图1装置相比，图2装置的主要优点有：____________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)浓硫酸与水、乙醇等液体混合时都会放出大量的热，为防止混合时液体飞溅，操作方法与浓硫酸的稀释类似。

(2)饱和碳酸钠溶液与乙醇不反应，故“中和乙酸和乙醇”说法错误；而“加速酯的生成，提高其产率”是加热的作用，不是饱和碳酸钠溶液的作用。

(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物大量随产物蒸发而损失原料，且温度过高可能发生其他副反应。

(4)从饱和碳酸钠溶液中分离出乙酸乙酯层后，用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤除去其中的碳酸钠：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，由于乙醇既易溶于有机溶剂乙酸乙酯中，也易溶于水中，所以饱和碳酸钠溶液并未将乙酸乙酯中的乙醇除净，用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，还能除去其中的乙醇；最后乙酸乙酯的干燥应该选用中性的无水Na2SO4，为防止其水解，酸性干燥剂P2O5和碱性干燥剂碱石灰、NaOH固体不宜选用。

(5)从装置2比装置1多出的温度计、分液漏斗和冷凝管考虑作答。

答案：(1)在一个30 mL大试管中注入4 mL乙醇，再边振荡边缓缓加入1 mL浓硫酸和4 mL乙酸
(2)BC
(3)因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物大量随产物蒸发而损失原料，且温度过高可能发生其他副反应
(4)在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体生成，并闻到香味，振荡后碳酸钠溶液层红色变浅 碳酸钠、乙醇 B
(5)a.增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液温度；b.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；c.增加了冷凝装置，有利于收集产物
点拨：实验室制取乙酸乙酯是最重要的有机实验之一。

本题考查了制备乙酸乙酯的原理、操作、产品的净化和对新装置的评价等内容。

本题的亮点是第(5)题，以实验室制取乙酸乙酯为背景，组合了多个实验的实验装置的优点于一身。

知识点2 其他类似有机物制取
【例题2】 某学生用下图所示装置(Ⅰ)制取溴苯和溴乙烷。

已知溴乙烷为无色液体，
难溶于水，沸点38.4 ℃，熔点－119 ℃，密度为1.46 g·cm －3。

主要实验步骤如下：
①检查装置气密性后，向烧瓶中加入一定量苯和液溴；
②向锥形瓶中加入乙醇和浓硫酸的混合液至恰好没过进气导管口；
③将A 装置中纯铁丝小心向下插入混合液中；
④点燃B 装置中酒精灯，用小火缓缓对锥形瓶加热10 min 。

请填写下列空白：
(1)步骤③中，观察到的现象是________________；
(2)导管a 的作用是______________________；
(3)C 装置中U 形管内用蒸馏水封住管底的作用是________________；
(4)反应完毕后，U 形管内的现象是________；分离出溴乙烷时所用最主要仪器名称是(只填一种)________；
(5)步骤④中可否用大火加热，理由是____________；
(6)为证明溴和苯的上述反应是取代反应而不是加成反应，该学生用装置(Ⅱ)代替装置
B 、
C 直接与A 相连接重新反应。

①装置(Ⅱ)的锥形瓶中，小试管内的液体是____________(填名称)，其作用是____________________；小试管外的液体是________(填名称)，其作用是____________________；
②反应后，向锥形瓶中滴加________(填化学式)溶液，现象是__________，其作用是____________；装置(Ⅱ)还可起到的作用是____________________。

解析：苯与溴反应生成HBr 和，再利用HBr 作反应物与乙醇反应制取溴乙烷：
C 2H 5OH ＋HBr ――→浓硫酸△
C 2H 5Br ＋H 2O 。

苯与溴反应剧烈，放出大量的热使液溴挥发。

溴苯密度大于水。

且苯易挥发。

用AgNO 3溶液可检验HBr 。

答案：(1)剧烈反应，瓶上方有红棕色气体生成
(2)一是导气，二是冷凝回流
(3)一是溶解HBr，二是液封(防止产物及HBr逸出)
(4)水底有无色油状液体分液漏斗
(5)不能；乙醇易挥发，且温度过高时，乙醇在浓硫酸存在的条件下会发生副反应生成乙烯、乙醚等
(6)①苯吸收挥发出来的溴蒸气水吸收HBr
②AgNO3生成浅黄色沉淀验证有HBr生成，从而证明苯和溴的反应为取代反应防止发生倒吸
点拨：大多数有机物都有挥发性，本题中苯、溴、溴乙烷都易挥发，故实验中要注意冷凝回收苯和溴。

1．下列操作中错误的是( )。

A．除去乙酸乙酯中的少量乙酸：加入乙醇和浓硫酸，使乙酸全部转化为乙酸乙酯
B．混有乙酸的乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液进行除杂
C．除去CO2中的少量SO2：通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
D．提取溶解在水中的少量碘：加入CCl4，振荡、静置、分层，放出有机层再蒸馏
2．利用下列装置(部分仪器已省略)，能顺利完成对应实验的是( )。

3．取实验室制乙酸乙酯所得到的乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液的混合物适量，沿试管壁慢慢加入紫色石蕊试液0.5 mL，这时石蕊试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)。

对可能出现的现象，叙述正确的是( )。

A．石蕊层仍为紫色，有机层无色
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
4．如图在试管甲中先加入2 mL 95%的乙醇，并在摇动下缓慢加入2 mL浓硫酸，充分摇匀，冷却后再加入2 g无水乙酸钠(CH3COONa)。

将试管甲固定在铁架台上，在试管乙中加入5 mL饱和碳酸钠溶液，按图连接好装置进行实验，当试管乙中有明显现象时停止实验。

试回答：
(1)实验时，应对试管甲缓慢加热，其目的是__________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)写出试管甲中发生反应的化学方程式：____________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)加入浓硫酸的作用是________________、________________、________________。

(4)该实验中球形管丙的作用是____________________________。

(5)某同学做此实验时，观察到反应混合液变黑，并闻到刺激性气味，试分析其原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案：1．A 解析：A 错误：①酯化反应是可逆反应，不可能进行完全；②引入了新的杂质乙醇和硫酸。

正确的做法是加入饱和碳酸钠溶液，振荡，静置分层，分液。

2．D 解析：A 项，制乙酸乙酯时，导管末端不应插入液面以下，否则容易发生倒吸；B 项，制备氢氧化亚铁时，滴管应插入液面以下，否则生成的氢氧化亚铁容易被氧化为氢氧化铁；C 项，石油的蒸馏装置中温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处；D 项为实验室制乙烯装置，正确。

3．B 解析：乙酸乙酯与水互不相溶，且密度比水小，当加入紫色石蕊试液时，乙酸乙酯在上层，石蕊试液在下层，由于不振荡，所以石蕊与饱和Na 2CO 3溶液仅接触未混匀，由于Na 2CO 3水解使溶液呈碱性，故接触面下的颜色为蓝色。

而上层的乙酸乙酯中含乙酸杂质，使接触面上的石蕊试液显红色。

而中间的石蕊试液仍显紫色。

4．答案：(1)减少乙醇、乙酸的挥发，减少副反应的发生
(2)CH 3COONa ＋H 2SO 4―→CH 3COOH ＋NaHSO 4
(或：CH 3COONa ＋H 2SO 4＋CH 3CH 2OH ∆−−→
CH 3COOCH 2CH 3＋NaHSO 4＋H 2O)
(3)反应物(或制取乙酸) 催化剂 吸水剂
(4)防止倒吸
(5)加热温度过高使有机物脱水有碳生成，浓硫酸被还原为SO 2
解析：本题是实验室制取乙酸乙酯的实验，实验中的乙酸是由乙酸钠和硫酸反应产生的；实验中使用了干燥管来防止倒吸，若不使用干燥管只用导管，导管末端不能插入饱和碳酸钠溶液中。