實(shí)驗(yàn)-乙酸乙酯的制備

《實(shí)驗(yàn)-乙酸乙酯的制備》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《實(shí)驗(yàn)-乙酸乙酯的制備（7頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)名稱 乙酸乙酯的制備 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.熟悉酯化反應(yīng)原理及進(jìn)行的條件，掌握乙酸乙酯的制備方法； 2.掌握液體有機(jī)物的精制方法； 3.熟悉常用的液體干燥劑，掌握其使用方法 二、實(shí)驗(yàn)原理 有機(jī)酸酯可用醇和羧酸在少量無機(jī)酸催化下直接酯化制得。當(dāng)沒有催化劑存在時(shí)，酯化反應(yīng)很慢；當(dāng)采用酸作催化劑時(shí)，就可以大大地加快酯化反應(yīng)的速度。酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。為使平衡向生成酯的方向移動，常常使反應(yīng)物之一過量，或?qū)⑸晌飶姆磻?yīng)體系中及時(shí)除去，或者兩者兼用。 本實(shí)驗(yàn)利用共沸混合物，反應(yīng)物之一過量的方法制備乙酸乙酯。 主反應(yīng)

2、副反應(yīng) 方法一 1、儀器 圓底燒瓶、冷凝管、溫度計(jì)、蒸餾頭、溫度計(jì)套管、分液漏斗、酒精燈、接液管、錐形瓶 2、藥品 冰醋酸 12ml（12.6g，0.21mol） 無水乙醇 19ml（15g，0.32mol） 濃硫酸 5ml 飽和碳酸鈉溶液 飽和氯化鈣溶液 飽和食鹽水 無水硫酸鎂 實(shí)驗(yàn)操作 1.回流 在100mL圓底燒瓶中，加入

3、12mL冰醋酸和19mL無水乙醇，混合均勻后，將燒瓶放置于冰水浴中，分批緩慢地加入5mL濃H2SO4，同時(shí)振搖燒瓶?；靹蚝蠹尤?～3粒沸石，按圖安裝好回流裝置，打開冷凝水，用電熱套加熱，保持反應(yīng)液在微沸狀態(tài)下回流30～40min。 2.蒸餾 反應(yīng)完成后，冷卻近室溫，將裝置改成蒸餾裝置，用電熱套或水浴加熱，收集70～79℃餾份。 3.乙酸乙酯的精制 （1） 中和：在粗乙酸乙酯中慢慢地加入約10mL飽和Na2CO3溶液，直到無二氧化碳?xì)怏w逸出后，再多加1～3滴。然后將混合液倒入分液漏斗中，靜置分層后，放出下層的水。 （2）水洗：用約10mL飽和食鹽水洗滌酯層，

4、充分振搖，靜置分層后，分出水層。 （3）二氯化鈣飽和溶液洗 ：再用約20mL飽和CaCl2溶液分兩次洗滌酯層，靜置后分去水層。 （4）干燥：酯層由漏斗上口倒入一個(gè)50mL干燥的錐形瓶中，并放入2g無水MgSO4干燥，配上塞子，然后充分振搖至液體澄清。 （5）精餾：收集74～79℃的餾份，產(chǎn)量約10～12g。 注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，圓底燒瓶、冷凝管應(yīng)是干燥的。 2．回流時(shí)注意控制溫度，溫度不宜太高，否則會增加副產(chǎn)物的量。 3．在餾出液中除了酯和水外，還含有未反應(yīng)的少量乙醇和乙酸，也還有副產(chǎn)物乙醚，故加飽和碳酸鈉溶液主要除去其中的酸。多余的碳酸鈉在后續(xù)的洗滌過程可被除去

5、，可用石蕊試紙檢驗(yàn)產(chǎn)品是否呈堿性。 4．飽和食鹽水主要洗滌粗產(chǎn)品中的少量碳酸鈉，還可洗除一部分水。此外，由于飽和食鹽水的鹽析作用，可大大降低乙酸乙酯在洗滌時(shí)的損失。 5．氯化鈣飽和溶液洗滌時(shí)，氯化鈣與乙醇形成絡(luò)合物而溶于飽和氯化鈣溶液中，由此除去粗產(chǎn)品中所含的乙醇。 6．乙酸乙酯與水或醇可分別生成共沸混合物，若三者共存則生成三元共沸混合物。因此，酯層中的乙醇不除凈或干燥不夠時(shí)，由于形成低沸點(diǎn)的共沸混合物，從而影響酯的產(chǎn)率。 思考題 1． 在本實(shí)驗(yàn)中硫酸起什么作用？ 答：酯化反應(yīng)中濃硫酸的作用是作催化劑和吸水劑 催化乙醇與乙酸的反應(yīng),吸收乙醇與乙酸反應(yīng)后生成的水,無脫水性!

6、 飽和碳酸鈉的作用是溶解乙醇,吸收乙酸并且減小乙酸乙酯的溶解度 是為了能讓乙酸乙酯可以析出的原因 2．為什么乙酸乙酯的制備中要使用過量的乙醇？若采用醋酸過量 的做法是否合適？為什么？ 答：乙酸過量可以避免乙酸乙酯和乙醇形成恒沸物； 乙酸和乙酸乙酯不共沸，過量乙酸不影響產(chǎn)物的蒸餾。 實(shí)驗(yàn)室制備是不計(jì)較成本的，乙醇和乙酸的成本在實(shí)驗(yàn)室制備可以忽略，相差不大。 2、 蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些雜質(zhì)？如何除去它們？ 答：主要雜質(zhì)有乙醚、乙醇、乙酸和水。 乙醚沸點(diǎn)低，在多次洗滌中，極易揮發(fā)掉 乙酸，使用飽和的Na2CO3溶液洗滌除去乙酸 接下來，用飽和NaCl溶液洗滌

7、除去殘留的Na2CO3溶液，然后用飽和CaCl2溶液直接洗滌除去少量的乙醇。 4．能否用濃的氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌蒸餾液？ 答：不可以，使用濃氫氧化鈉溶液可以使乙酸乙酯發(fā)生水解，降低產(chǎn)率。 5．用飽和氯化鈣溶液洗滌，能除去什么？為什么先用飽和食鹽水洗滌？可以用水代替飽和食鹽水行嗎？ 答：酯層中含有少量未反應(yīng)的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O結(jié)晶化物，所以使用乙醇除去少量未反應(yīng)的乙醇。 方法二 實(shí)驗(yàn)步驟 在100ml三頸瓶中，加入4ml乙醇，搖動下慢慢加入5ml濃硫酸，使其混合均勻，并加入幾粒沸石。三頸瓶一側(cè)口插入溫

8、度計(jì)，另一側(cè)口插入滴液漏斗，漏斗末端應(yīng)浸入液面以下，中間口安一長的刺形分餾柱（整個(gè)裝置如上圖）。 儀器裝好后，在滴液漏斗內(nèi)加入10ml乙醇和8ml冰醋酸，混合均勻，先向瓶內(nèi)滴入約2ml的混合液，然后，將三頸瓶在石棉網(wǎng)上小火加熱到110－120℃左右，這時(shí)蒸餾管口應(yīng)有液體流出，再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液，控制滴加速度和餾出速度大致相等，并維持反應(yīng)溫度在110－125℃之間，滴加完畢后，繼續(xù)加熱10分鐘，直至溫度升高到130℃不再有餾出液為止。 餾出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸等，在搖動下，慢慢向粗產(chǎn)品中加入飽和的碳酸鈉溶液（約6ml）至無二氧化碳?xì)怏w放出，酯層用PH試紙檢

9、驗(yàn)呈中性。移入分液漏斗中，充分振搖（注意及時(shí)放氣?。┖箪o置，分去下層水相。酯層用10ml飽和食鹽水洗滌后，再每次用10ml飽和氯化鈣溶液洗滌兩次，棄去下層水相，酯層自漏斗上口倒入干燥的錐形瓶中，用無水碳酸鉀干燥。 將干燥好的粗乙酸乙酯小心傾入60ml的梨形蒸餾瓶中（不要讓干燥劑進(jìn)入瓶中），加入沸石后在水浴上進(jìn)行蒸餾，收集73－80℃的餾分。產(chǎn)品5－8g。 操作要點(diǎn)及說明 1、本實(shí)驗(yàn)一方面加入過量乙醇，另一方面在反應(yīng)過程中不斷蒸出產(chǎn)物，促進(jìn)平衡向生成酯的方向移動。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸點(diǎn)都比原料的沸點(diǎn)低，故可在反應(yīng)過程中不斷將其蒸出。這些共沸物的組成和沸點(diǎn)如下

10、： 共沸物組成及 共沸點(diǎn) （1）乙酸乙酯91.9%，水8.1% 70.4℃ （2）乙酸乙酯69.0%，乙醇31.0% 71.8℃ （3）乙酸乙酯82.6%，乙醇8.4%，水9.0% 70.2℃ 最低共沸物是三元共沸物，其共沸點(diǎn)為70.2℃，二元共沸物的共沸點(diǎn)為70.4℃和71.8℃，三者很接近。蒸出來的可能是二元組成和三元組成的混合物。加過量48%的乙醇，一方面使乙酸轉(zhuǎn)化率提高，另一方面可使產(chǎn)物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反應(yīng)體系，進(jìn)一步促進(jìn)乙酸的轉(zhuǎn)化，即在保證產(chǎn)物以共沸物蒸出時(shí)，反應(yīng)瓶中，仍然是乙醇過量。 2、本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題是控制酯化反應(yīng)的溫度和滴加速度?？刂品磻?yīng)溫度在120℃

11、左右。溫度過低，酯化反應(yīng)不完全；溫度過高（＞140℃），易發(fā)生醇脫水和氧化等副反應(yīng)： 故要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。 要正確控制滴加速度，滴加速度過快，會使大量乙醇來不及發(fā)生反應(yīng)而被蒸出，同時(shí)也造成反應(yīng)混合物溫度下降，導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢，從而影響產(chǎn)率；滴加速度過慢，又會浪費(fèi)時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。 3、用飽和氯化溶液洗滌之前，要用飽和氯化鈉溶液洗滌，不可用水代替飽和氯化鈉溶液。粗制乙酸乙酯用飽和碳酸鈉溶液洗滌之后，酯層中殘留少量碳酸鈉，若立即用飽和氯化鈣溶液洗滌會生成不溶性碳酸鈣，往往呈絮狀物存在于溶液中，使分液漏斗堵塞，所以在用飽和氯化鈣溶液洗滌之前，必須用飽和氯化鈉溶液洗滌，以便除去殘留的碳酸鈉。

12、乙酸乙酯在水中的溶解度較大，15℃時(shí)100g水中能溶解8.5g，若用水洗滌，必然會有一定量的酯溶解在水中而造成損失。此外，乙酸乙酯的相對密度（0.9005）與水接近，在水洗后很難立即分層。因此，用水洗滌是不可取的。飽和氯化鈉溶液既具有不的性質(zhì)，又具有鹽的性質(zhì)，一方面它能溶解碳酸鈉，從而將其雙酯中除去；另一方面它對有機(jī)物起鹽析作用，使乙酸乙酯在水中的溶解度大降低。除此之外，飽和氯化鈉溶液的相對密度較大，在洗滌之后，靜置便可分離。因此，用飽和氯化鈉溶液洗滌既可減少酯的損失，又可縮短洗滌時(shí)間。 4、注意事項(xiàng) （1） 加料滴管和溫度計(jì)必須插入反應(yīng)混合液中，加料滴管的下端離瓶底約5mm為宜。 （2

13、） 加濃硫酸時(shí)，必須慢慢加入并充分振蕩燒瓶，使其與乙醇均勻混合，以免在加熱時(shí)因局部酸過濃引起有機(jī)物碳化等副反應(yīng)。 （3） 反應(yīng)瓶里的反應(yīng)溫度可用滴加速度來控制。溫度接近125℃，適當(dāng)?shù)渭涌禳c(diǎn)；溫度落到接近110℃，可滴加慢點(diǎn)；落到110℃停止滴加；待溫度升到110℃以上時(shí)，再滴加。 （4） 本實(shí)驗(yàn)酯的干燥用無水碳酸鉀，通常只少干燥半個(gè)小時(shí)以上，最好放置過夜。但在本實(shí)驗(yàn)中，為了節(jié)省時(shí)間，可放置10分鐘左右。由于干燥不完全，可能前餾分多些。 思考問題： （1） 為什么使用過量的乙醇？ 過量的乙醇有利于反應(yīng)向右進(jìn)行，使平衡向生成物方向移動。 （2） 蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有哪些

14、雜質(zhì)？如何逐一除去？ 主要雜質(zhì)有乙醚、乙醇、乙酸和水。 乙醚沸點(diǎn)低，在多次洗滌中，極易揮發(fā)掉 乙酸，使用飽和的Na2CO3溶液洗滌除去乙酸 接下來，用飽和NaCl溶液洗滌除去殘留的Na2CO3溶液，然后用飽和CaCl2溶液直接洗滌除去少量的乙醇。 （3） 能否用濃的氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液來洗滌蒸餾液？為什么？ 不可以，使用濃氫氧化鈉溶液可以使乙酸乙酯發(fā)生水解，降低產(chǎn)率。 （4） 用飽和氯化鈣溶液洗滌的目的是什么？為什么先用飽和氯化鈉溶液洗滌？是否可用水代替？ 酯層中含有少量未反應(yīng)的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O結(jié)晶化物，所以使用乙醇除去少

15、量未反應(yīng)的乙醇。 （5） 如果在洗滌過程中出現(xiàn)了碳酸鈣沉淀，如何處理？ 為了防止出現(xiàn)不必要的CaCO3沉淀，酯層用飽和Na2CO3溶液洗滌過后，必須緊跟著用飽和NaCl溶液洗滌，而不用CaCl2溶液直接洗滌。 如果出現(xiàn)了碳酸鈣沉淀，需要分離沉淀，可采用抽濾過濾，用NaCl洗滌，但是依然會造成產(chǎn)品損失，降低產(chǎn)率。 1． 酯化反應(yīng)有什么特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)如何創(chuàng)造條件促使酯化反應(yīng)盡量向生成物方向進(jìn)行？ 答：酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行慢且需要酸催化。為提高產(chǎn)率，本實(shí)驗(yàn)中采用增加醇的用量、不斷將產(chǎn)物酯和水蒸出、加大濃硫酸用量的措施，使平衡向右移動。 2．本實(shí)驗(yàn)可能有哪些副反應(yīng)？ 3、在酯化反應(yīng)中，用作催化劑的硫酸量，一般只需醇重量的3％就夠了，這里為何用了12ml？ 4．如果采用醋酸過量是否可以？為什么？ 不合適，因?yàn)槭蛊胶庀蛏晌镆环揭苿?，使用過量的酸不好，因?yàn)樗岵荒芘c酯共沸。