高考化学 考点53 乙酸乙酯的制备学案(含解析)
展开一、乙酸乙酯的制备实验
酯化反应
反应特点
反应条件及其意义
(1)加热,主要目的是提高反应速率,其次是使生成的乙酸乙酯挥发而方便收集,使平衡向正反应方向移动,提高乙醇、乙酸的转化率。
(2)浓硫酸一方面作催化剂,提高反应速率;另一方面作吸水剂,提高乙醇、乙酸的转化率。
(3)饱和Na2CO3溶液的作用
①挥发出的乙酸与Na2CO3反应生成易溶于水的盐,乙醇易溶于Na2CO3溶液,有利于乙酸乙酯与乙酸、乙醇的分离。
②乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中的溶解度较小,与饱和Na2CO3溶液混合时易分层,可用分液法分离。
注意事项
(1)浓硫酸溶于乙醇或乙酸时会放出大量的热,因此,将乙醇、乙酸、浓硫酸混合时,一般先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,最后加入冰醋酸。
(2)浓硫酸的作用:催化剂、吸水剂。
(3)为防止试管中液体在实验时暴沸,加热前应采取的措施:在试管中加入几块碎瓷片或沸石。
(4)玻璃导管的末端不要插入饱和Na2CO3溶液中,以防液体倒吸。
(5)开始时要用小火均匀加热,加快反应速率,减少乙醇和乙酸的挥发;待有大量产物生成时,可大火加热,以便将产物蒸出。
(6)装置中的长导管起导气兼冷凝作用。
(7)欲提高乙酸的转化率,可采取的措施:①用浓H2SO4吸水,使平衡向正反应方向移动;②加热将酯蒸出;③可适当增加乙醇的量,并加装冷凝回流装置。
二、如何辨析羧基和酯基
羧基和酯基两种官能团结构相似,但性质不同。
羧基和酯基对比
羧基
(1)羧基的结构
羧基的结构可用下图表示,其中含有四个共价键,即羧基碳原子与其他原子(如碳原子或氢原子)形成的共价键(①号位置),碳氧双键(②号位置),碳氧共价键(③号位置),氢氧共价键(④号位置)。
(2)羧酸的酸性
①电离方程式:RCOOHRCOO− + H+。由此可见,羧酸分子中表现酸性的是羧基(—COOH),即羧基中的氢电离产生氢离子。
注意:构成羧酸烃基中的氢不能电离。
②羧酸一般是弱酸(如乙酸、甲酸、苯甲酸等),在书写离子方程式时,这些羧酸要写成化学式的形式。
酯基
(1)酯基的结构
酯基的结构可用如图表示,其中含有四个共价键,即酯基碳原子与其他原子(如碳原子或氢原子)形成的共价键(①号位置),碳氧双键(②号位置),碳氧共价键(③号位置),氧原子与其他基团形成的共价键(④号位置)。
注:R不能是氢原子。
(2)酯基的形成
羧酸与醇能发生酯化反应,该反应是醇分子中的烃氧基(RO—)作为取代基,取代了羧酸中的羟基而形成酯基。羧酸与醇的酯化反应原理可用如下的化学方程式表示:
+H—OR'+H2O
由上述化学方程式可知,发生酯化反应时,羧酸中断开的是碳氧单键,醇中断开的是氢氧单键。酯化反应中的断键方式可归纳为“酸脱羟基醇脱氢”。
(3)酯基的性质
所有的酯类物质都能在酸或碱作催化剂的情况下发生水解反应,产物是羧酸(或羧酸盐)和醇类物质。酸性条件下,该反应是一个可逆反应,但碱性条件下,该反应进行得比较彻底,这种现象可用化学平衡原理来解释。酸性条件下水解的化学方程式为+H—OH碱性条件下水解的化学方程式为+NaOH(或KOH)(或
考向一 乙酸乙酯的制取及应用
典例1 实验室制备乙酸乙酯的装置,如图所示,回答下列问题:
(1)乙醇、乙酸和浓硫酸混合顺序应为_____________________。
(2)收集乙酸乙酯的试管内盛有的饱和碳酸钠溶液的作用是____________________。
(3)反应中浓硫酸的作用________________________________。
(4)反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%,原因是_______________________。
(5)收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的________层。
(6)该反应的化学方程式为______________________。
(7)将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为__________。
【答案】(1)向乙醇中慢慢加入浓硫酸和乙酸
(2)中和乙酸,溶解乙醇,降低乙酸乙酯在水层中的溶解度,便于分层析出
(3)催化剂和吸水剂
(4)乙醇与乙酸的酯化反应为可逆反应,不能进行到底
(5)上 (6)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
(7)分液
【解析】(1)浓硫酸密度比水大,溶解时放出大量的热,为防止酸液飞溅,加入药品时应先在试管中加入一定量的乙醇,然后边加边振荡试管将浓硫酸慢慢加入试管,最后再加入乙酸;
(2)乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙醇易溶于水,乙酸可与碳酸钠发生反应而被吸收,用饱和碳酸钠溶液可将乙酸乙酯和乙醇、乙酸分离,所以饱和碳酸钠的作用为中和挥发出来的乙酸,溶解挥发出来的乙醇,降低乙酸乙酯在水中的溶解度;
(3)由于是可逆反应,因此反应中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂;
(4)因为乙酸与乙醇发生的酯化反应为可逆反应,反应不能进行到底,所以反应中乙醇和乙酸的转化率不能达到100%;
(5)因为乙酸乙酯密度比水小,难溶于水,所以收集在试管内的乙酸乙酯是在碳酸钠溶液的上层;
(6)酯化反应的本质为酸脱羟基,醇脱氢,乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,该反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O;
(7)互不相溶的液体可用分液的方法分离,由于乙酸乙酯不溶于水,所以将收集到的乙酸乙酯分离出来的方法为分液。
1.分离乙酸乙酯、乙酸和乙醇混合物的实验操作流程图如下所示:
上述实验过程中,所涉及的三次分离操作分别是
A.①蒸馏;②过滤;③分液
B.①分液;②蒸馏;③结晶、过滤
C.①蒸馏;②分液;③分液
D.①分液;②蒸馏;③蒸馏
【答案】D
【解析】分析图示以及各物质的性质,乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小,①采取分液法;分离后甲溶液为乙醇、乙酸钠和水的混合物,根据各物质的沸点不同,②采用蒸馏法;分离后乙溶液为乙酸钠的水溶液,若制得纯净的乙酸需加入硫酸进行蒸馏,③采用蒸馏法。
有机实验中应注意的问题
(1)加热
①用酒精灯加热:火焰温度一般在400~500 ℃,教材中的实验需要用酒精灯加热的有乙烯的制备、乙酸乙酯的制备、蒸馏石油的实验、石蜡的催化裂化实验。
②水浴加热:银镜反应(温水浴)、乙酸乙酯的水解(70~80 ℃水浴)、蔗糖的水解(热水浴)。
(2)蒸馏
温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处;烧瓶中加碎瓷片防暴沸;冷凝管一般选用直形冷凝管,冷凝剂的流动方向与被冷凝的液体的流动方向应相反。
(3)萃取、分液
分液时下层液体从分液漏斗下口放出,上层液体从分液漏斗上口倒出。
(4)冷凝回流
当需要使被汽化的物质重新流回到反应容器中时,可通过在反应容器的上方添加一个长导管达到此目的(此时空气是冷凝剂),若需要冷凝的试剂沸点较低,则需要在容器的上方安装冷凝管,常选用球形冷凝管,此时冷凝剂的方向是下进上出。
(5)在有机制备实验中利用平衡移动原理,提高产品的产率常用的方法:①及时蒸出或分离出产品;②用吸收剂吸收其他产物,如水;③利用回流装置,提高反应物的利用率。
考向二 酯的组成和性质
典例2 分子式为C5H10O2的有机物R在酸性条件下可水解为酸和醇,下列说法不正确的是
A.这些醇和酸重新组合可形成的酯共有40种
B.符合该分子式的羧酸类同分异构体有4 种
C.R水解得到的酸至少有5对共用电子对数目
D.R水解得到的醇发生消去反应,可得到4种烯烃
【解析】A项、分子式为C5H10O2的酯可能有甲酸丁酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯和丁酸甲酯4种,甲酸丁酯的结构有HCOOCH2CH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH2CH3、HCOOCH2CH(CH3)2和HCOOC(CH3)34种,乙酸丙酯有CH3COOCH2CH2CH3和CH3COOCH(CH3)22种,丙酸乙酯有CH3CH2COOCH2CH31种,丁酸甲酯有CH3(CH2)2COOCH3和(CH3)2CHCOOCH32种,在酸性条件下水生成的解酸有HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH、CH3CH2CH2COOH和(CH3)2CHCOOH5种,生成的醇有CH3OH、CH3CH2OH、CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH和(CH3)3COH8种,则它们重新组合可形成的酯共有5×8=40种,故A正确;
B项、符合分子式为C5H10O2的羧酸结构为C4H9—COOH,丁基C4H9—有4种,则C5H10O2的羧酸同分异构体有4种,故B正确;
C项、分子式为C5H10O2的酯水解得到的最简单的酸为甲酸,由甲酸的结构式可知分子中含有5对共用电子对数目,当酸分子中的C原子数增多时,C—C、H—C数目也增多,含有的共用电子对数目增多,则R水解得到的酸至少有5对共用电子对数目,故C正确;
D项、分子式为C5H10O2的酯水解得到的醇若能发生消去反应,则醇最少有两个C原子,而且羟基连接的C原子的邻位C上要有H原子,符合条件的醇有CH3CH2OH、CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH和 (CH3)3COH,发生消去反应可得到CH2=CH2、CH3CH=CH2、CH3CH2CH=CH2、CH3CH=CHCH3和(CH3)2C=CH25种烯烃,故D错误;故选D。
【答案】D
2.某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1 ml 该酯完全水解可得1 ml羧酸和2 ml乙醇,该羧酸的分子式为
A.C14H18O5B.C14H16O4C.C16H22O5D.C16H20O5
【答案】A
【解析】由1 ml酯(C18H26O5)完全水解可得到1 ml羧酸和2 ml乙醇可知,该酯为二元酯,分子中含有 2个酯基(COO),结合酯的水解反应原理可得“1 ml C18H26O5+2 ml H2Oeq \(――→,\s\up11(水解),\s\d4( ))1 ml羧酸+2 ml C2H5OH”,再结合质量守恒定律推知该羧酸的分子式为C14H18O5。
1.酯化反应是有机化学中的一类重要反应,下列对酯化反应理解不正确的是
A.酯化反应的反应物之一肯定是乙醇
B.酯化反应一般需要吸水
C.酯化反应中反应物不能全部转化为生成物
D.酯化反应一般需要催化剂
【答案】A
【解析】A.酯化反应是醇跟羧酸或无机含氧酸生成酯和水的反应,醇不一定就是乙醇,其它醇也可以,故A错误;B.酯化反应是醇跟羧酸或无机含氧酸生成酯和水的反应,酯化反应是可逆反应,为了平衡正向移动,酯化反应一般需要吸水,故B正确;C.酯化反应是可逆反应,存在一定的限度,反应物不能完全转化,故C正确;D.羧酸跟醇的酯化反应是可逆的,并且一般反应缓慢,故常用浓硫酸作催化剂,以提高反应速率,故D正确;故选A。
2.关于实验室制取少量乙酸乙酯的实验,下列说法错误的是
A.三种试剂混合时的操作方法可以是:在试管中加入一定量的乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入一定量的浓硫酸和乙酸
B.为加快化学反应速率,应当用大火快速加热
C.反应中长导管的作用有两个:导气和冷凝
D.反应的原理实际上是羧基和醇羟基的反应
【答案】B
【解析】三种试剂混合时,常用的混合顺序是:乙醇、浓硫酸、乙酸。乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点接近,且都较低,若用大火加热,反应物将会大量蒸发而降低产率。长导管除了导气外,还有使乙酸乙酯在导出之前尽量冷凝为液体的作用。
3.下列哪个是以乙酸、浓硫酸和乙醇为原料合成乙酸乙酯的最佳装置(夹持装置未画出)
【答案】A
【解析】B、D两项中缺少石棉网和温度计,且B项中缺少冷凝管,C项中冷凝水的通入方向错误。
4.分子式为C8H8O2的有机物,分子中含有一个苯环,且能发生水解反应,则该有机物苯环上的一溴代物有
A.9种B.16种C.19种D.25种
【答案】C
【解析】符合题给条件“分子式为C8H8O2的有机物,分子中含有一个苯环,且能发生水解反应”的有机物有
则苯环上的一溴代物分别为3、3、3、2、4、4种,共19种。
5.有下列六种有机物:①硝基苯、②苯、③溴苯、④乙酸、⑤乙醇、⑥乙酸乙酯,其中难溶于水且比水轻的含氧有机物是
A.②④⑥B.①②③C.⑤和⑥D.只有⑥
【答案】D
【解析】常见有机物的性质为:硝基苯、溴苯密度比水大,苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯密度都比水小;乙醇、乙酸易溶于水,硝基苯、溴苯、苯、乙酸乙酯难溶于水;苯为液态烃,乙酸乙酯为烃的含氧衍生物。其中难溶于水且比水轻的含氧有机物是乙酸乙酯,所以符合条件的为:⑥;
所以本题答案:D。
6.已知苯甲酸的酸性比碳酸强,苯酚的酸性比碳酸弱。则可以将
转变为的方法是
①与足量的NaOH溶液共热,再通入CO2②与稀硫酸共热后,加入足量的NaOH溶液③加热溶液,通入足量的CO2④与稀H2SO4共热后,加入足量的NaHCO3
A.①②B.①④C.②③D.②④
【答案】B
【解析】因羧酸、酚羟基均与碱反应生成盐,则将转变为,可选择与碱反应,然后利用碳酸酸性大于苯酚酸性,再通入二氧化碳即可;或先加稀硫酸水解后,利用苯酚酸性大于碳酸氢根离子的酸性,再与NaHCO3反应即可,以此来解答。
①与足量的NaOH溶液共热,羧基与NaOH反应,酯基水解生成苯酚与NaOH反应生成苯酚钠,再通入CO2,与苯酚钠反应生成产物,①项正确;
②与稀硫酸共热后,加入足量的NaOH溶液,苯酚能与NaOH反应,则不能得到产物,②项错误;
③加热溶液,通入足量的CO2,因为苯甲酸的酸性比碳酸酸性强,所以不能得到羧酸钠,③项错误;
④与稀H2SO4共热后,酯基水解生成苯酚,加入足量的NaHCO3,羧基与NaHCO3反应得到产物,④项正确;答案选B。
7.某有机物结构简式如图,下列关于该有机物的说法正确的是
A.1 ml该有机物可消耗3 ml NaOH
B.该有机物的分子式为C16H17O5
C.最多可与7 ml H2发生加成
D.苯环上的一溴代物有6种
【答案】D
【解析】根据该有机物的结构简式,碱性条件下,酯水解为羧基和酚羟基,故1 ml该有机物可消耗4 ml NaOH,A项错误;该有机物的分子式应为C16H14O5,B项错误;该有机物中只有苯环能与H2发生加成反应,故最多可与6 ml H2发生加成反应,C项错误;第一个苯环的一溴代物有2种,第二个苯环的一溴代物有4种,共有6种,D项正确。
8.邻苯二甲酸二乙酯(结构如图所示)是一种重要的塑化剂。下列有关邻苯二甲酸二乙酯的说法正确的是
A.分子式为C12H12O4
B.易溶于水,难溶于大多数有机溶剂
C.分子中有两种官能团
D.与氢氧化钠溶液共热充分反应,再用稀盐酸酸化,最终可得两种有机产物
【答案】D
【解析】邻苯二甲酸二乙酯的分子式应是C12H14O4,A项错误;邻苯二甲酸二乙酯分子结构中含有酯基和烃基都是憎水基团,所以难溶于水,易溶于大多数有机溶剂,B项错误;邻苯二甲酸二乙酯分子中只有一种官能团,即酯基,C项错误;邻苯二甲酸二乙酯与氢氧化钠溶液充分反应,再用稀盐酸酸化,最终可得两种有机产物;邻苯二甲酸和乙醇,D项正确。
9.欲除去下列物质中混入的少量杂质(括号内物质为杂质),错误的是
A.乙酸乙酯(乙酸):加饱和Na2CO3溶液,充分振荡静置后,分液
B.乙醇(水):加入新制生石灰,蒸馏
C.溴苯(溴):加入NaOH溶液,充分振荡静置后,分液
D.乙酸(乙醇):加入金属钠,蒸馏
【答案】D
【解析】本题考查物质的分离和提纯。A.乙酸乙酯(乙酸):加饱和Na2CO3溶液,乙酸与碳酸钠反应而除去,乙酸乙酯在上层,分液,正确;B.乙醇(水):加入新制生石灰,与水化合,蒸馏得到乙醇,正确;C.溴苯(溴):加入NaOH溶液,溴与氢氧化钠溶液反应,分层,分液得到溴苯,正确;D.乙酸、乙醇均与金属钠反应,无法分离,错误。
10.实验室制备的乙酸乙酯中含有乙酸、乙醇等杂质,提纯乙酸乙酯的操作流程如图所示,下列有关叙述中正确的是
A.试剂a为NaOH溶液B.操作①为分液
C.操作②和③均要使用分液漏斗D.无水碳酸钠用于除去A中的乙酸
【答案】B
【解析】由图示信息及实验目的可推知:试剂a是饱和碳酸钠溶液,用于反应掉乙酸、溶解乙醇,同时降低乙酸乙酯的溶解度,便于溶液分层,即操作①是分液,A是含有少量水的乙酸乙酯,F是用无水碳酸钠除去水后的乙酸乙酯;B是乙酸钠、乙醇、碳酸钠和水的混合物,利用混合物沸点的差异,通过蒸馏的方法分离出乙醇和水,C为乙酸钠和碳酸钠的混合物,加入浓硫酸反应后得到乙酸及硫酸钠的混合物(D),再通过蒸馏将乙酸与硫酸钠分离开,因此②、③均为蒸馏,分液漏斗是用于分液的,不能用于蒸馏。A、C、D项错误,B项正确。
11.1 ml X在稀硫酸、加热条件下可水解生成1 ml草酸(H2C2O4)和2 ml M(C3H8O),下列说法不正确的是
A.X的分子式为C8H14O4
B.M有2种结构
C.可用酸性高锰酸钾溶液检验草酸是否具有还原性
D.X和M均可发生氧化反应、加成反应、取代反应
【答案】D
【解析】选项A,由X+2H2O―→H2C2O4+2C3H8O,根据质量守恒确定X的分子式为C8H14O4,正确;选项B,M为饱和一元醇,其结构简式可能为CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3,正确;选项C,草酸能与酸性高锰酸钾溶液反应,使酸性高锰酸钾溶液退色,正确;选项D,X为饱和酯,M为饱和一元醇,均不能发生加成反应,错误。
12.有机物甲的分子式为C9H18O2,在酸性条件下甲水解为乙和丙两种有机物,在相同的温度和压强下,同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同,则甲的可能结构有
A.16种B.14种C.12种D.10种
【答案】A
【解析】有机物甲的分子式应为C9H18O2,在酸性条件下甲水解为乙和丙两种有机物,则有机物甲为酯。由于同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同,说明乙和丙的相对分子质量相同,因此酸比醇少一个C原子,说明水解后得到的羧酸含有4个C原子,而得到的醇含有5个C原子;含有4个C原子的羧酸有2种同分异构体:CH3CH2CH2COOH,CH3CH(CH3)COOH;含有5个C原子的醇的有8种同分异构体:CH3CH2CH2CH2CH2OH,CH3CH2CH2CH(OH)CH3,CH3CH2CH(OH)CH2CH3;CH3CH2CH(CH3)CH2OH,CH3CH2C(OH)(CH3)CH3,CH3CH(OH)CH(CH3)CH3,CH2(OH)CH2CH(CH3)CH3;CH3C(CH3)2CH2OH;所以有机物甲的同分异构体数目有2×8=16,故答案为A。
13.如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图。下列关于该实验的叙述中,不正确的是
A.向a试管中先加入浓硫酸,然后边摇动试管边慢慢加入乙醇,再加冰醋酸
B.试管b中导气管下端管口不能浸入液面的原因是防止发生倒吸现象
C.实验时加热试管a的目的是加快反应速率并及时将乙酸乙酯蒸出
D.试管b中饱和Na2CO3溶液的作用是吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇
【答案】A
【解析】A项中,浓硫酸和其他液体混合时,应将浓硫酸慢慢加到密度比它小的溶液中;应先向a中加入乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸和冰醋酸;B项中,加热过程中产生的乙醇蒸气和乙酸蒸气会溶于饱和碳酸钠溶液中,若导气管下端管口浸入液面,会发生倒吸现象;C项中,因常温下酯化反应速率较慢,故采取加热的方法加快反应速率,同时将乙酸乙酯蒸出反应体系,有利于反应向生成乙酸乙酯的方向进行;D项中,乙酸和乙醇能溶于饱和Na2CO3溶液中。
14.1丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在浓硫酸作用下,通过酯化反应制得乙酸丁酯,反应温度为115~125℃,反应装置如图,下列对该实验的描述错误的是
A.不能用水浴加热
B.长玻璃管起冷凝回流作用
C.1丁醇和乙酸能反应完或者其中一种能消耗完
D.为了提高反应速率,所以要加入浓硫酸作催化剂并加热
【答案】C
【解析】因加热温度超过100℃,故不能用水浴加热,A项正确;受热时1丁醇和乙酸均易挥发,故长玻璃管有冷凝回流的作用,B项正确;因酯化反应是可逆反应,所以任何一种反应物均不可能被消耗完,C项错误;加入催化剂和加热均能提高反应速率,D项正确。
15.乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业,中学化学实验常用a装置来制备。
完成下列填空:
(1)实验时,浓硫酸用量不能过多,原因是__________________________________。
(2)饱和Na2CO3溶液的作用是________、________、________。
(3)反应结束后,将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中,________、________,然后分液。
(4)若用b装置制备乙酸乙酯,其缺点有________、________。由b装置制得的乙酸乙酯粗产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后,还可能含有的有机杂质是________,分离乙酸乙酯与该杂质的方法是________。
【答案】(1)浓硫酸具有强氧化性和脱水性,会使有机物碳化,降低酯的产率
(2)反应乙酸 溶解乙醇 减少乙酸乙酯的溶解
(3)振荡 静置
(4)原料损失较大 易发生副反应 乙醚 蒸馏
【解析】(1)由于浓硫酸具有强氧化性和脱水性,会使有机物碳化,降低酯的产率,所以浓硫酸用量不能过多。
(2)由于生成的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸,所以饱和Na2CO3溶液的作用是反应乙酸、溶解乙醇、减少乙酸乙酯的溶解。
(3)乙酸乙酯不溶于水,因此反应结束后,将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中,振荡、静置,然后分液即可。
(4)根据b装置可知由于不是水浴加热,温度不易控制,因此用b装置制备乙酸乙酯的缺点是原料损失较大、容易发生副反应。由于乙醇发生分子间脱水生成乙醚,所以由b装置制得的乙酸乙酯产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后,还可能含有的有机杂质是乙醚,乙醚与乙酸乙酯的沸点相差较大,则分离乙酸乙酯与乙醚的方法是蒸馏。
16.已知A、B、D是食品中的常见有机物,A是生物的主要供能物质。以A和水煤气(CO、H2)为原料在一定条件下可获得有机物B、C、D、E、F,其相互转化关系如图。已知E是CO和H2 以物质的量之比1:2反应的产物,F为具有特殊香味、不易溶于水的油状液体。
请回答:
(1)有机物A的分子式______,有机物D中含有的官能团名称是______。
(2)B→C的反应类型是______,C的结构简式为______。
(3)B→C化学方程式是______。D+E→F的化学方程式______。
(4)下列说法不正确的是______。
A.有机物B与金属钠反应比水与金属钠反应要剧烈
B.除去F中含有D、E杂质可用NaOH溶液洗涤、分液
C.D和E反应生成F时,浓硫酸主要起强氧化剂作用
D.C在一定条件下可以与H2 反应转化为B
【答案】(1)C6H12O6 羧基
(2)氧化反应 CH3CHO
(3)2CH2CH2OH+O22CH3CHO+H2O CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3+H2O
(4)A、B、C
【解析】已知A、B、D是食品中的常见有机物,A是生物的主要供能物质,为葡萄糖,应为C6H12O6,生成B为CH2CH2OH,由流程可知C为CH3CHO,D为CH3COOH,E是CO和H2 以物质的量之比1:2反应的产物,F为具有特殊香味、不易溶于水的油状液体,可知E为CH3OH,F为CH3COOCH3,以此解答该题。
(1)A为葡萄糖,分子式为C6H12O6,D为CH3COOH,含有的官能团为羧基,故答案为:C6H12O6;羧基;
(2)B为乙醇,发生氧化反应生成C为CH3CHO,故答案为:氧化反应;CH3CHO;
(3)B→C化学方程式是2CH2CH2OH+O22CH3CHO+H2O,D+E→F的化学方程式为CH3COOH+CH3OHCH3COOCH3+H2O;
(4)A.有机物B为乙醇,与金属钠反应比水与金属钠反应要弱,选项A错误; B.F为酯类,可与氢氧化钠溶液反应,应用饱和碳酸钠溶液除杂,选项B错误; C.D和E反应生成F时,浓硫酸主要起催化剂和吸水剂的作用,选项C错误;D.C为乙醛,含有醛基,在一定条件下可以与H2 反应转化为乙醇,选项D正确。答案选ABC。
【点睛】本题考查有机物推断、有机物结构与性质,侧重于学生的分析能力的考查,题目涉及烯烃、醇、醛、羧酸性质与转化等,解题的关键是A和E的确定,A是生物的主要供能物质,为葡萄糖,应为C6H12O6,生成B为CH2CH2OH,E是CO和H2 以物质的量之比1:2反应的产物,F为具有特殊香味、不易溶于水的油状液体,可知E为CH3OH。
17.实验室制取乙酸丁酯的实验装置有如图所示两种装置供选用。
其有关物质的物理性质如下表:
(1)制取乙酸丁酯的装置应选用________(填“甲”或“乙”)。不选另一种装置的理由是____________________。
(2)该实验生成物中除了主产物乙酸丁酯外,还可能生成的有机副产物有________、________。(写出结构简式)
(3)酯化反应是一个可逆反应,为提高1丁醇的利用率,可采取的措施是___________________。
(4)从制备乙酸丁酯所得的混合物中分离提纯乙酸丁酯时,需要经过多步操作,下列图示的操作中,肯定需要的化学操作是________(填字母)。
(5)有机物的分离操作中,经常需要使用分液漏斗等仪器。使用分液漏斗前必须________(填写操作);某同学在进行分液操作时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还可能是________________________________(写出一点)。
【答案】(1)乙 由于反应物(乙酸和1丁醇)的沸点低于产物乙酸丁酯的沸点,若采用甲装置会造成反应物的大量挥发降低了反应物的利用率,乙装置则可以冷凝回流反应物,提高反应物的利用率
(2)CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH===CH2
(3)增加乙酸浓度、及时移走生成物(或减小生成物浓度)
(4)ac
(5)检查是否漏水或堵塞 分液漏斗上口玻璃塞上的凹槽未与漏斗口上的小孔对准(或漏斗内部未与外界大气相通,或玻璃塞未打开)
18.苯佐卡因(对氨基苯甲酸乙酯)常用于创面、溃疡面及痔疮的止痛,有关数据和实验装置图如下:
+CH3CH2OH
实验步骤:
在圆底烧瓶中加入0.400 g(0.002 9 ml)对氨基苯甲酸和0.082 ml乙醇,振荡溶解,将烧瓶置于冰水浴并加入0.220 mL浓硫酸(0.004 ml),反应混合物用水浴加热回流1 h,并不断振荡。
分离提纯:冷却后,分批加入10% NaHCO3溶液直至无明显气泡产生,再加少量NaHCO3溶液至pH≈9,将混合液转移至分液漏斗中,用乙醚分两次萃取,并向醚层加入无水硫酸钠,蒸出乙醚,冷却结晶,最终得到产物0.200 g。
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 ,将烧瓶置于冰水浴中的原因是 。
(2)在实验步骤中缺少一步操作,该操作是 。
(3)在反应中,圆底烧瓶的容积最合适的是 。
A.10 mL B.25 mL C.50 mL
(4)反应中加入过量乙醇的目的是 ;实验结束冷却后,分批加入10% NaHCO3溶液的作用是 。
(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是 ,乙醚层位于 (填“上层”或“下层”);萃取过程中向醚层加入无水硫酸钠的作用是 。
(6)本实验中苯佐卡因的产率为 。
【答案】(1)(球形)冷凝管 防止乙醇挥发
(2)加入沸石(或碎瓷片)
(3)A
(4)提高对氨基苯甲酸的转化率 中和过量的硫酸和调节pH
(5)检验是否漏液 上层 干燥
(6)41.8%或0.418
【解析】本题主要考查有机实验知识,意在考查考生的实验操作能力。
(1)根据装置图的特点,仪器A的名称为球形冷凝管。将烧瓶置于冰水浴中冷却,有利于加入浓硫酸时热量的散发,防止乙醇挥发。
(2)用圆底烧瓶或蒸馏烧瓶对液体加热时必须加入沸石或碎瓷片,防止暴沸,故实验步骤中缺少的操作是加入沸石或碎瓷片。
(3)0.082 ml乙醇的质量:m=nM=0.082 ml×46 g·ml-1=3.772 g;乙醇的体积V== QUOTE =4.775 cm3;对氨基苯甲酸的熔点为188 ℃,常温下,对氨基苯甲酸为固体;浓硫酸的体积为0.220 mL,三者混合后溶液的体积约为5 mL,根据圆底烧瓶的选取规则,不能超过其容积的,故最合适的为10 mL圆底烧瓶,A项正确。
(4)合成反应中加入过量乙醇,促进反应正向进行,提高对氨基苯甲酸的转化率;在反应中用浓硫酸作催化剂,溶液呈酸性,故10% NaHCO3溶液的作用就是中和过量的硫酸,调节pH。
(5)分液漏斗在使用之前必须进行的操作是检漏,乙醚的密度比水小,位于上层;加入无水硫酸钠的作用是干燥。
(6)由化学方程式知,加入的乙醇过量,故理论上0.002 9 ml对氨基苯甲酸参加反应生成0.002 9 ml苯佐卡因(C9H11NO2),其质量为0.002 9 ml×165 g·ml-1=0.478 5 g,产率= QUOTE ×100%≈41.8%。
1.[2018·课标全国Ⅰ]在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是
【答案】D
【解析】A项装置用于制备乙酸乙酯,B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化),C项装置用于分离乙酸乙酯,D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。
2.[2018海南]实验室常用乙酸与过量的乙醇在浓硫酸催化下合成乙酸乙酯。下列说法正确的是
A.该反应的类型为加成反应
B.乙酸乙酯的同分异构体共有三种
C.可用饱和的碳酸氢钠溶液鉴定体系中是否有未反应的乙酸
D.该反应为可逆反应,加大乙醇的量可提高乙酸的转化率
【答案】D
【解析】A.乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯,是酯化反应,也是取代反应,不符合题意;B.乙酸乙酯的同分异构体中属于酯类的有甲酸丙酯、甲酸异丙酯,还有丙酸甲酯共三种,但乙酸乙酯的同分异构体不只是酯类,还可能是羧酸类等,因此同分异构体大于三种,不符合题意;C.由于该反应需要在加热的情况下进行,本身会挥发出乙酸到饱和碳酸钠溶液中,因此不能鉴定,不符合题意;D.该反应为可逆反应,加大乙醇的量平衡正向移动,乙酸的转化率升高,符合题意;故答案为D。
3.[2016·江苏卷]化合物X是一种医药中间体,其结构简式如图所示。下列有关化合物X的说法正确的是
A.分子中两个苯环一定处于同一平面
B.不能与饱和Na2CO3溶液反应
C.在酸性条件下水解,水解产物只有一种
D.1 ml化合物X最多能与2 ml NaOH反应
【答案】C
【解析】A、根据有机物结构简式可知两个苯环均连在同一个饱和碳原子上,由于单键可以旋转,两个苯环不一定共面,A错误;B、X中含有羧基,能与饱和碳酸钠溶液反应,B错误;C、由于是环酯,在酸性条件下水解,水解产物只有一种,C正确;D、X的水解过程中,2个羧基和1个酚羟基都能与NaOH反应,故1 ml化合物X最多能与3 ml NaOH反应,D错误。答案选C。
4.[2015·新课标卷Ⅱ]某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1 ml该酯完全水解可得到1 ml羧酸和2 ml乙醇,该羧酸的分子式为
A.C14H18O5 B.C14H16O4 C.C14H22O5 D.C14H10O5
【答案】A
【解析】羧酸酯的分子式为C18H26O5,1 ml该酯完全水解可得到1 ml羧酸和2 ml乙醇,这说明分子中含有2个酯基,因此有2分子水参加反应,水解方程式为:C18H26O5+2H2O―→羧酸+2C2H6O,则根据原子守恒可知该羧酸的分子式中碳原子个数是18−2×2=14,氢原子个数是26+4−2×6=18,氧原子个数是5+2−2×1=5,即分子式为C14H18O5,A正确。
5.[2015·新课标卷Ⅱ]分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【答案】B
【解析】分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体,这说明该有机物是饱和的一元羧酸,即分子组成为C4H9—COOH,丁基有4种,分别是CH3CH2CH2CH2—、(CH3)2CHCH2—、(CH3)3C—、CH3CH2CH(CH3)—,所以该羧酸也有4种,答案选B。
实验
装置
实验
步骤
在一支试管中加入3 mL乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL 乙酸,连接好实验装置;用酒精灯缓慢加热,将产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的液面上,观察现象
试剂加入顺序:乙醇→浓硫酸→乙酸。
实验
现象
饱和碳酸钠溶液的液面上有无色透明的不溶于水的油状液体产生,并可闻到香味
实验
结论
在浓硫酸、加热的条件下,乙醇和乙酸发生反应,生成无色、透明、不溶于水、有香味的油状液体
化学
方程式
+H—O—C2H5
反应实质
乙酸中—COOH脱—OH,乙醇中—OH脱—H,形成酯和H2O。
官能团
代表物质
表示方法
羧基
乙酸
—COOH或
酯基
乙酸乙酯
—COOR或(R不能为氢原子)
乙酸
1丁醇
乙酸丁酯
熔点/℃
16.6
-89.5
-73.5
沸点/℃
117.9
117
126.3
密度/(g·cm-3)
1.05
0.81
0.88
水溶性
互溶
可溶(9 g/100 g水)
微溶
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
熔点/℃
沸点/℃
水中溶解性
乙醇
46
0.79
-114.3
78.5
与水任意比互溶
对氨基苯甲酸
137
1.374
188
339.9
微溶于水
对氨基苯甲酸乙酯
165
1.039
90
172
难溶于水,易溶于醇、醚类
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