实验2-5 乙酸乙酯的制备及反应条件探究

实验2-5 乙酸乙酯的制备及反应条件探究

1．实验目标

（1）制取乙酸乙酯，初步体验有机物质的制取过程和特点

（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

2．预习指导

（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酯化反应生成乙酸乙酯。反应方程式为：

，H+可以用作酯化反应的催化剂。由于该反应是可逆反应，为了提高乙酸乙酯的产量，必须尽量使化学反应向有利于生成乙酸乙酯的方向进行，所以乙酸乙酯的制备反应常选用浓硫酸做催化剂，浓硫酸除了做酯化反应的催化剂以外还具有吸水性，可以吸收酯化反应中生成的水，使化学平衡向生成物方向进行，更有利于乙酸乙酯的生成。酯化反应中起催化剂作用的浓硫酸量很少，一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可以，但在实际实验中浓硫酸的用量往往比较多，就是要利用浓硫酸的吸水性。

（2）实验技能

①反应物的混合。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慢慢加入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。

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。

③分液操作。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导入分液漏斗内分液，取有机层回收。

（3）实验操作要点

①乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点分别为117．9 ℃，78．5 ℃，77．1 ℃，而乙酸与乙醇反应的温度实际上只有70～80 ℃，因此开始加热时不要加热到沸腾，先用酒精灯微热(约70～80 ℃)3～5 min，使乙酸和乙醇充分反应。然后加热使之微微沸腾，并持续一段时间，将乙酸乙酯蒸出，当加热反应物的试管中液体剩下约1/3时停止加热。

②本实验装置中，收集乙酸乙酯的试管中要预先放入饱和Na2CO3溶液，约占试管容积的1/3。饱和Na2CO3溶液的作用是：冷凝乙酸乙酯；吸收随乙酸乙酯一起蒸发出来的乙酸和乙醇；乙酸乙酯在Na2CO3溶液中的溶解度比在水中更小，容易分层析出，便于分液。

③本实验装置中，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“探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用”实验中，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。

⑤比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应的情况时，只取3 mL乙醇和2 mL乙酸加热，用测量的有机层的厚度与乙酸乙酯制备中有机层的厚度比较就行，这样可以节省时间。在相同的时间内，没加浓硫酸的装置几乎没有乙酸乙酯生成。这就证明了浓硫酸在酯化反应中起了催化剂的作用。

⑥比较“在氢离子含量相同的稀硫酸、浓硫酸作用下，酯化反应的快慢”，实验中得到的有机层的厚度明显比没有浓硫酸存在时的厚度大，但是比有浓硫酸存在时得到的有机层的厚度要小，说明H＋是酯化反应的催化剂，再结合浓硫酸的特性，可以推测浓硫酸在酯化反应中起了催化、吸水的作用。

3．实验要求

（1）饱和碳酸钠溶液配制：按照室温下的溶解度称取一定质量碳酸钠，溶解在一定的水中配成饱和碳酸钠溶液备用，由教师事先配制好供学生用。

（2）由学生设计并画出乙酸乙酯制取实验的记录表。

参考实验记录表：

（3）由学生画出设计实验的记录表。

参考实验记录表

（4）在数据处理上要实事求是，不改动数据。

4．建议与改进

（1）反应前在大试管中预先加入几片干净的碎瓷片，以防溶液暴沸。

（2）为了更好地测量有机层的厚度，可预先向饱和碳酸钠溶液中加

入1滴酚酞试液。碳酸钠溶液中加入酚酞后显红色，而上层为无色透

明液体，现象非常明显。

（3）本实验最好使用冰醋酸和无水乙醇，尽量不用95%的乙醇，同

时采用乙醇过量的办法。

（4）本实验中的导气管选用

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，也可以作如图2-2所示

图2-2制取乙酸乙酯简易装置的改进的改进：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、亚硫酸等

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）在“探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用”的实验中，由

于取用的液体较多，最好选用大一号的试管，以保证加热实验的安全。

5．问题与讨论

（1）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可逆反应，当反应达到平衡后，各组分的浓度保持不变，不改变影响化学平衡的条件，乙酸乙酯的含量不会增加。（2）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）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，几乎没有乙酸乙酯生成；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短；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较长，说明浓硫酸在反应

中起了催化剂、吸水剂的作用，而稀硫酸、稀盐酸等无机酸仅起了催化剂的作用，没有促进化学平衡向酯化反应方向移动的作用。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：

，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，降低生成物乙酸的浓度，从而使化学平衡更容易向水解的方向移动，所以，乙酸乙