实验-----乙酸乙酯的制备

实验名称乙酸乙酯的制备一、实验目的1. 熟悉酯化反应原理及进行的条件，掌握乙酸乙酯的制备方法；2. 掌握液体有机物的精制方法；3. 熟悉常用的液体干燥剂，掌握其使用方法二、实验原理有机酸酯可用醇和羧酸在少量无机酸催化下直接酯化制得。当没有催化剂存在时， 酯化反应很慢；当采用酸作催化剂时，就可以大大地加快酯化反应的速度。酯化反应是一个 可逆反应。为使平衡向生成酯的方向移动，常常使反应物之一过量，或将生成物从反应体系 中及时除去，或者两者兼用。本实验利用共沸混合物，反应物之一过量的方法制备乙酸乙酯。主反应 CH COOH + CH CH OH CH COOCH CH + H O3323232副反应CH CH OH + CH CH OH CH CH OCH CH + H O323232232方法一1、仪器圆底烧瓶、冷凝管、温度计、蒸馏头、温度计套管、分液漏斗、酒精灯、接液管、 锥形瓶2、药品冰醋酸12ml（ 12.6g，0.21mol）无水乙醇19ml（ 15g，0.32mol）浓硫酸5ml饱和碳酸钠溶液饱和氧化钙溶液饱和食盐水无水硫酸镁实验操作1. 回流在100mL圆底烧瓶中，加入12mL冰醋酸和19mL无水乙醇，混合均匀后，将烧 瓶放置于冰水浴中，分批缓慢地加入5mL浓H2SO4，同时振摇烧瓶。混匀后加入23粒 沸石，按图安装好回流装置，打开冷凝水，用电热套加热，保持反应液在微沸状态下回流 3040min。2. 蒸馏反应完成后，冷却近室温，将装置改成蒸馏装置，用电热套或水浴加热，收集70 79C馏份。3. 乙酸乙酯的精制(1 )中和：在粗乙酸乙酯中慢慢地加入约10mL饱和Na2CO3溶液，直到无二氧化碳气 体逸出后，再多加13滴。然后将混合液倒入分液漏斗中，静置分层后，放出下层 的水。(2 )水洗：用约10mL饱和食盐水洗涤酯层，充分振摇，静置分层后，分出水层。(3 )二氧化钙饱和溶液洗：再用约20mL饱和CaCl2溶液分两次洗涤酯层，静置 后分去水层。(4)干燥酯层由漏斗上口倒入一个50mL干燥的锥形瓶中并放入2g无水MgSO4 干燥，配上塞子，然后充分振摇至液体澄清。(5 )精馏：收集7479C的馏份，产量约10 12g。注意事项1 .实验进行前，圆底烧瓶、冷凝管应是干燥的。2. 回流时注意控制温度，温度不宜太高，否则会增加副产物的量。3. 在馏出液中除了酯和水外，还含有未反应的少量乙醇和乙酸，也还有副产物乙醚，故加 饱和碳酸钠溶液主要除去其中的酸。多余的碳酸钠在后续的洗涤过程可被除去，可用石蕊试 纸检验产品是否呈碱性。4 .饱和食盐水主要洗涤粗产品中的少量碳酸钠，还可洗除一部分水。此外，由于饱和食盐 水的盐析作用，可大大降低乙酸乙酯在洗涤时的损失。5. 氧化钙饱和溶液洗涤时，氧化钙与乙醇形成络合物而溶于饱和氧化钙溶液中，由此除去粗产品中所含的乙醇。6. 乙酸乙酯与水或醇可分别生成共沸混合物，若三者共存则生成三元共沸混合物。因此， 酯层中的乙醇不除净或干燥不够时，由于形成低沸点的共沸混合物，从而影响酯的产率。思考题1. 在本实验中硫酸起什么作用？答：酯化反应中浓硫酸的作用是作催化剂和吸水剂催化乙醇与乙酸的反应，吸收乙醇与 乙酸反应后生成的水，无脱水性！饱和碳酸钠的作用是溶解乙醇，吸收乙酸并且减小乙酸 乙酯的溶解度是为了能让乙酸乙酯可以析出的原因2. 为什么乙酸乙酯的制备中要使用过量的乙醇？若采用醋酸过量的做法是否合适？为 什么？答：乙酸过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，过量乙酸不影响产物的蒸馏。实验室制备是不计较成本的，乙醇和乙酸的成本在实验室制备可以忽略，相差不大。2、蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？如何除去它们？答：主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水。乙醚沸点低，在多次洗涤中，极易挥发掉乙酸，使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸接下来，用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液，然后用饱和CaCl2溶液直接洗 涤除去少量的乙醇。4. 能否用浓的氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？ 答：不可以，使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯发生水解，降低产率。5. 用饱和氧化钙溶液洗涤，能除去什么？为什么先用饱和食盐水洗涤？可以用水代替饱和 食盐水行吗？答：酯层中含有少量未反应的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O结晶化物， 所以使用乙醇除去少量未反应的乙醇。方法二实验步骤在100ml三颈瓶中，加入4ml乙醇，摇动下慢慢加入5ml浓硫酸，使其混合均匀，并 加入几粒沸石。三颈瓶一侧口插入温度计，另一侧口插入滴液漏斗，漏斗末端应浸入液面以 下，中间口安一长的刺形分馏柱（整个装置如上图）。仪器装好后，在滴液漏斗内加入10ml乙醇和8ml冰醋酸，混合均匀，先向瓶内滴入 约2ml的混合液，然后，将三颈瓶在石棉网上小火加热到110 - 120对左右，这时蒸馏管口 应有液体流出，再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液，控制滴加速度和馏出速度大致相等，并维持反应温度在110 - 125C之间滴加完毕后继续加热10分钟直至温度升高到130C 不再有馏出液为止。馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸等，在摇动下，慢慢向粗产品中 加入饱和的碳酸钠溶液(约6ml )至无二氧化碳气体放出，酯层用PH试纸检验呈中性。移 入分液漏斗中，充分振摇(注意及时放气！)后静置，分去下层水相。酯层用10ml饱和食 盐水洗涤后，再每次用10ml饱和氧化钙溶液洗涤两次，弃去下层水相，酯层自漏斗上口倒 入干燥的锥形瓶中，用无水碳酸钾干燥。将干燥好的粗乙酸乙酯小心倾入60ml的梨形蒸馏瓶中(不要让干燥剂进入瓶中)，加 入沸石后在水浴上进行蒸馏，收集73 - 80C的馏分。产品5 - 8g。操作要点及说明1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生 成酯的方向移动。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸点都比原料的沸点 低，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下：共沸物组成及共沸点(1 )乙酸乙酯 91.9%，水 8.1%70.4C(2 )乙酸乙酯 69.0%，乙醇 31.0%71.8C(3 )乙酸乙酯 82.6%，乙醇 8.4%，水 9.0%70.2C最低共沸物是三元共沸物，其共沸点为70.2C，二元共沸物的共沸点为70.4C和 71.8C，三者很接近。蒸出来的可能是二元组成和三元组成的混合物。加过量48%的乙醇，一方面使乙酸转化率提高，另一方面可使产物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反应体系，进 一步促进乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。2、本实验的关键问题是控制酯化反应的温度和滴加速度。控制反应温度在120对左右。 温度过低，酯化反应不完全；温度过高（140对），易发生醇脱水和氧化等副反应：故要严格控制反应温度。要正确控制滴加速度，滴加速度过快，会使大量乙醇来不及发生反应而被蒸出，同时 也造成反应混合物温度下降，导致反应速度减慢，从而影响产率；滴加速度过慢，又会浪费 时间，影响实验进程。3、用饱和氧化溶液洗涤之前，要用饱和氧化钠溶液洗涤，不可用水代替饱和氧化钠溶 液。粗制乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液洗涤之后，酯层中残留少量碳酸钠，若立即用饱和氧化 钙溶液洗涤会生成不溶性碳酸钙，往往呈絮状物存在于溶液中，使分液漏斗堵塞，所以在用 饱和氧化钙溶液洗涤之前，必须用饱和氧化钠溶液洗涤，以便除去残留的碳酸钠。乙酸乙酯 在水中的溶解度较大，15对时100g水中能溶解8.5g，若用水洗涤，必然会有一定量的酯 溶解在水中而造成损失。此外，乙酸乙酯的相对密度（0.9005 ）与水接近，在水洗后很难 立即分层。因此，用水洗涤是不可取的。饱和氧化钠溶液既具有不的性质，又具有盐的性质， 方面它能溶解碳酸钠，从而将其双酯中除去；另一方面它对有机物起盐析作用，使乙酸乙 酯在水中的溶解度大降低。除此之外，饱和氧化钠溶液的相对密度较大，在洗涤之后静置 便可分离。因此，用饱和氧化钠溶液洗涤既可减少酯的损失，又可缩短洗涤时间。4、注意事项（1 ）加料滴管和温度计必须插入反应混合液中，加料滴管的下端离瓶底约5mm为宜。(2)加浓硫酸时，必须慢慢加入并充分振荡烧瓶，使其与乙醇均匀混合，以免在加热时因局部酸过浓引起有机物碳化等副反应。(3) 反应瓶里的反应温度可用滴加速度来控制。温度接近125对，适当滴加快点；温度落到接近110C，可滴加慢点；落到110C停止滴加；待温度升到110C 以上时，再滴加。(4 )本实验酯的干燥用无水碳酸钾，通常只少干燥半个小时以上，最好放置过夜。但在本实验中，为了节省时间，可放置10分钟左右。由于干燥不完全，可能 前馏分多些。思考问题：(1 )为什么使用过量的乙醇？过量的乙醇有利于反应向右进行，使平衡向生成物方向移动。(2 )蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有哪些杂质？如何逐一除去？ 主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水。乙醚沸点低，在多次洗涤中，极易挥发掉乙酸，使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸接下来，用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液，然后用饱和CaCl2溶液直接洗 涤除去少量的乙醇。(3)能否用浓的氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？为什么？不可以，使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯发生水解，降低产率。(4) 用饱和氧化钙溶液洗涤的目的是什么？为什么先用饱和氧化钠溶液洗涤？是否可用 水代替？酯层中含有少量未反应的乙醇，由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O结晶化物，所以 使用乙醇除去少量未反应的乙醇。(5) 如果在洗涤过程中出现了碳酸钙沉淀，如何处理？为了防止出现不必要的CaCO3沉淀，酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，必须紧跟着用 饱和NaCl溶液洗涤，而不用CaCl2溶液直接洗涤。如果出现了碳酸钙沉淀，需要分离沉淀，可采用抽滤过滤，用NaCl洗涤，但是依然会造成 产品损失，降低产率。1 .酯化反应有什么特点，本实验如何创造条件促使酯化反应尽量向生成物方向进 行？答：酯化反应为可逆反应，反应进行慢且需要酸催化。为提高产率，本实验中采 用增加醇的用量、不断将产物酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施，使平衡向右 移动。2. 本实验可能有哪些副反应？3、在酯化反应中，用作催化剂的硫酸量，一般只需醇重量的3%就够了，这里为何用了 12ml？4. 如果采用醋酸过量是否可以？为什么？不合适，因为使平衡向生成物一方移动，使用过量的酸不好，因为酸不能与酯共沸。精品资料Down-oad s