实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的相关数据如下表化合物相对分子质量密度/g•cm-3沸点/℃溶解度/100g水正丁醇740.80118.09冰醋酸601.0451

Question

实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的相关数据如下表

化合物	相对分子质量	密度/g•cm-3	沸点/℃	溶解度/100g水
正丁醇	74	0.80	118.0	9
冰醋酸	60	1.045	118.1	互溶
乙酸正丁酯	116	0.882	126.1	0.7

请回答有关问题．
Ⅰ．乙酸正丁酯粗产品的制备在三孔圆底烧瓶中进行，并使用了分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管．实验需要的药品：浓硫酸、冰醋酸和正丁醇．

（1）写出生成乙酸正丁酯的方程式___．
（2）正丁醇的核磁共振氢谱中峰面积之比是___．
（3）结合平衡移动原理进一步解释分水器的作用___．
Ⅱ．乙酸正丁酯粗产品的精制
（1）将三颈圆底烧瓶中的液体转入分液漏斗中，并用饱和___洗涤有机层，用分液法可分离上述有机层和水层，分液完成后，取出有机层的操作是___．
（2）将酯层进行___．收集乙酸正丁酯产品．
Ⅲ．计算产率
如果实验中加入了18.5mL正丁醇、30mL冰醋酸和2mL浓硫酸，实验后制得的乙酸正丁酯的质量为0.11mol，则乙酸正丁酯的产率为___．

Answer 1

I．（1）酯化反应的本质为酸脱羟基，醇脱氢，乙酸与丁醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸丁酯和水，该反应为可逆反应，化学方程式为：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

浓H2SO4

△

 CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，
故答案为：CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

浓H2SO4

△

CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O；
（2）分子中不同环境的氢原子的数目之比就等于核磁共振氢谱中峰面积之比，分子中含有4种不同环境的H原子，其数目之比为3：2：2：2：1，则正丁醇的核磁共振氢谱中峰面积之比是3：2：2：2：1；
故答案为：3：2：2：2：1；
（3）该反应为可逆反应，减少生成物使平衡正向移动，所以分离出生成的水，使得平衡向生成乙酸正丁酯的方向移动，能提高产率；
故答案为：分离出生成的水，使得平衡向生成乙酸正丁酯的方向移动；
II．（1）产品中含有乙酸丁酯、乙酸和丁醇，乙酸丁酯不溶于饱和碳酸钠溶液，乙酸与碳酸钠反应而被吸收，丁醇能溶于水溶液，所以要用饱和Na₂CO₃溶液洗涤有机层；分液漏斗中的上层液体从上口倒出，所以其操作为先放出下层的水层，再将有机层从上口倒入一个干燥的蒸馏烧瓶中；
故答案为：Na₂CO₃溶液；先放出下层的水层，再将有机层从上口倒入一个干燥的蒸馏烧瓶中；
（2）乙酸丁酯的沸点比乙酸、丁醇的沸点高，所以要分离出乙酸丁酯，要用蒸馏法；
故答案为蒸馏：
III．18.5mL正丁醇的质量为18.5mL×0.80g/mL=14.8g，30mL冰醋酸的质量为30mL×1.045g/mL=31.353g，
设理论上14.8g正丁醇完全反应需乙酸的质量是y，则：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

浓H2SO4

△

CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
60g        74g
y          14.8g
y=(60g×14.8g)/(74g)=12g<31.353g，所以乙酸过量，按照正丁醇计算乙酸正丁醇酯的理论质量，
设乙酸正丁醇酯的理论质量为x，则：
CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OH

浓H2SO4

△

CH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
74g                              116g
14.8g                             x
所以x=(14.8g×116g)/(74g)=23.2g
则乙酸正丁酯的产率为 (116g/mol×0.11mol)/(23.2g)×100%=55%，
故答案为：55%．