基于实验化学之乙酸乙酯合成相关的试题命题研究.docx
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基于实验化学之乙酸乙酯合成相关的试题命题研究
2018年浙江高考化学选考试题第30题
30．【加试题】（10分）
（一）以四甲基氯化铵[（CH3）4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[（CH3）4NOH]，装置如图1所示。
（1）收集到（CH3）4NOH的区域是______（填a、b、c或d）。
（2）写出电池总反应________。
（二）乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：
CH3COOH（l）＋C2H5OH（l）
CH3COOC2H5（l）＋H2O（l） ΔH＝－2.7kJ·molˉ1
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：
纯物质
沸点/℃
恒沸混合物（质量分数）
沸点/℃
乙醇
78.3
乙酸乙酯（0.92）＋水（0.08）
70.4
乙酸
117.9
乙酸乙酯（0.69）＋乙醇（0.31）
71.8
乙酸乙酯
77.1
乙酸乙酯（0.83）＋乙醇（0.08）＋水（0.09）
70.2
请完成：
（1）关于该反应，下列说法不合理的是________。
A．反应体系中硫酸有催化作用
B．因为化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零
C．因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大
D．因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
（2）一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0。
若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝________；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图（计算时不计副反应）。
（3）工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71℃，开始从塔顶出料。
控制乙酸过量的作用有________。
（4）近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：
2C2H5OH（g）
CH3COOC2H5（g）＋2H2（g）
在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图3所示。
关于该方法，下列推测合理的是________。
A．反应温度不宜超过300℃
B．增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C．在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物
D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
30．（10分）
㈠
（1）
d（1分）
（2）
2（CH3）4NCl＋2H2O
2（CH3）4NOH＋H2↑＋Cl2↑（1分）
㈡
（1）
BC（1分）
（2）
0.67或67%（1分）
（2分）
（3）
提高乙醇转化率；提高反应温度，从而加快反应速率；有利于后续产物的分离（2分）
（4）
ACD（2分）
2016年上海高考化学试题
六、（本题共12分）
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：
33．实验时，通常加入过量的乙醇，原因是______________。
加入数滴浓硫酸即能起催化作用，但实际用量多于此量，原因是_______________；浓硫酸用量又不能过多，原因是____________。
34．饱和Na2CO3溶液的作用是___________、_____________、_____________。
35．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。
36．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】33.增大反应物浓度，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率。
（合理即给分）
浓H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率。
浓H2SO4具有强氧化性和脱水性，会使有机物碳化，降低酯的产率。
34.中和乙酸、溶解乙醇、减少乙酸乙酯在水中的溶解
35.振荡、静置36.原料损失较大、易发生副反应乙醚；蒸馏
1（2015江苏卷）、下列设计的实验方案能达到实验目的的是（）
A.制备Al（OH）3悬浊液：
向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液
B.提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：
向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入过量饱和碳酸钠溶液，振荡后静置分液，并除去有机相的水
C.检验溶液中是否含有Fe3＋：
取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象
D.探究催化剂对H2O2分解速率的影响：
在相同条件下，向一支试管中加入2ml5%H2O2和1mlH2O，向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，观察并比较实验现象
【答案】BD
【解析】A、Al（OH）3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠反应生偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，错误；B、乙酸的酸性强于碳酸钠，饱和碳酸钠除去乙酸，还可以降低乙酸乙酯的溶解度使之析出，然后分液即可，故正确；C、氯水具有强氧化性，可能把Fe2＋氧化成Fe3＋，也会出现上述现象，故错误；D、两试管做对比实验，如果第二支试管冒出气泡多与第一支，说明FeCl3是催化剂，加快反应速率，故正确。
2（2014全国新课标Ⅰ）2.乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：
相对分子质量
沸点/℃
水中溶解性
异戊醇
88
0.8123
131
微溶
乙酸
60
1.0492
118
溶
乙酸异戊酯
130
0.8670
142
难溶
实验步骤：
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50min。
反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g。
回答下列问题：
（1）仪器B的名称是________。
（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是__________________________________，
第二次水洗的主要目的是__________________________________________________。
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后________（填标号）。
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出
（4）本实验中加入过量乙酸的目的是__________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）实验中加入少量无水MgSO4的目的是_____________________________________。
（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是______（填字母）。
（7）本实验的产率是________（填字母）。
a.30%b.40%
c.60%d.90%
（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，会使实验的产率偏____（填“高”或“低”），其原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）（球形）冷凝管
（2）洗掉大部分硫酸和醋酸 洗掉碳酸氢钠 （3）d （4）提高异戊醇的转化率
（5）干燥 （6）b （7）c （8）高 会收集少量未反应的异戊醇
解析 第1步，明确实验目的——确定实验原理。
实验室里用异戊醇（OH）与乙酸在浓H2SO4的催化作用下发生酯化反应生成乙酸异戊酯。
反应特点是可逆反应。
第2步，依据反应物的状态及反应条件，选择反应装置并控制合适的反应温度。
用装置A制备乙酸异戊酯，而提纯乙酸异戊酯需要用蒸馏的方法，蒸馏时要求温度计水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处，球形冷凝管主要用于冷凝回流。
直形冷凝管用于蒸馏回收产品，故蒸馏操作应选择b。
第3步，根据有机反应中反应物的挥发性及有机副反应较多的特点，预测产品中可能的杂质，结合产品及可能杂质的性质特点，选择除杂试剂、装置以及步骤等。
产品乙酸异戊酯中含有的杂质为乙酸、异戊醇、硫酸，先用水洗去能溶于水的乙酸和硫酸，再用饱和NaHCO3溶液洗去残留的乙酸，然后再用水除去乙酸异戊酯中的NaHCO3，再用MgSO4进行吸水干燥，最后通过蒸馏除去异戊醇而得到纯度较高的产品。
第4步，利用方程式或关系式进行产品产率计算
实验过程中乙酸过量，从而使平衡正移，以提高异戊醇的转化率。
利用异戊醇（0.05mol）可以计算出乙酸异戊酯的理论产量，用实际产量与理论产量的比值可以得到本实验的产率。
5.在梨、香蕉等水果中存在着乙酸正丁酯。
实验室制备乙酸正丁酯的反应、装置示意图和有关数据如下：
CH3COOH＋CH3CH2CH2CH2OH
CH3COOCH2CH2CH2CH3＋H2O
水中溶解性
沸点
相对分子质量
乙酸
溶于水
1.0492
118
60
正丁醇
微溶于水
0.8098
117.7
74
乙酸正丁酯
微溶于水
0.8824
126.5
116
实验步骤：
Ⅰ.乙酸正丁酯的制备
在A中加入7.4g正丁醇、6.0g乙酸，再加入数滴浓硫酸，摇匀，放入1～2颗沸石。
按图安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口，通入冷凝水，缓慢加热A。
在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水，保持分水器中水层液面的高度不变，使油层尽量回到圆底烧瓶中。
反应达到终点后，停止加热，记录分出水的体积。
Ⅱ.产品的精制
把分水器中的酯层和A中反应液倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置后过滤，将产物常压蒸馏，收集124～126℃的馏分，得到5.8g产品。
请回答下列问题：
（1）冷水应从冷凝管的________（填“a”或“b”）口通入。
（2）产品的精制过程中，第一次水洗的目的是_________________________________________，第二次水洗的目的是______________________________，洗涤完成后将有机层从分液漏斗的________（填“上口”或“下口”）转移到锥形瓶中。
（3）本实验提高产品产率的方法是____________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）判断反应终点的依据是__________________________________________________。
（5）该实验过程中，生成乙酸正丁酯的产率是__________________________________。
答案
（1）a
（2）除去大部分乙酸、正丁醇和硫酸 除去残留的钠盐 上口
（3）使用分水器分离酯化反应生成的水，使平衡正向移动
（4）分水器中的水层不再增加
（5）50%
解析
（1）冷凝管从下管口进水，上管口出水，使水充满冷凝管，提高冷凝效果。
（2）由于反应可逆，硫酸作催化剂，产品中有乙酸、正丁醇、硫酸残留，第一次水洗除去大部分乙酸、正丁醇、硫酸；第二次水洗除去未反应的Na2CO3和生成的钠盐；酯的密度小于水，在水的上层，从分液漏斗的上口倒出乙酸正丁酯。
（3）根据化学平衡移动原理，分离出生成物能促进平衡正向移动，提高产率。
（4）乙酸和正丁醇发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水，分离器中的水层会不断上升，当分离器中的水面高度保持不变时，表明该酯化反应已经完成。
（5）理论上生成乙酸正丁酯11.6g，则产率为5.8g÷11.6g×100%＝50%。
14分）苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，有机化学中通过酯化反应原理，可以进行苯甲酸甲酯的合成。
有关物质的物理性质、实验装置如下所示：
苯甲酸
甲醇
苯甲酸甲酯
熔点/℃
122.4
-97
-12.3
沸点/℃
249
64.3
199.6
密度/g.cm-3
1.2659
0.792
1.0888
水溶性
微溶
互溶
不溶
实验一：
制取苯甲酸甲酯
在大试管中加入15g苯甲酸和一定量的甲醇，边振荡边缓慢加入一定量浓硫酸，按图A连接仪器并实验。
（1）苯甲酸与甲醇反应的化学方程式为_______________ _________。
（2）大试管Ⅰ中除了装有15g苯甲酸和一定量的甲醇和一定量浓硫酸外还需要加入
。
（3）中学实验室中制取乙酸乙酯时为了提高酯的产率可以采取的措施有
__________________ ________ 。
实验二：
提纯苯甲酸甲酯
该实验要先利用图B装置把图A中制备的苯甲酸甲酯水洗提纯，再利用图C装置进行蒸馏提纯
（4）用图B装置进行水洗提纯时，B装置中固体Na2CO3作用是 。
（5）用图C装置进行蒸馏提纯时，当温度计显示______时，可用锥形瓶收集苯甲酸甲酯。
实验三：
探究浓硫酸在合成苯甲酸甲酯中的作用
（6）比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应进行的快慢，在其他实验条件相同时需要测量的实验数据是 。
【答案】;
（1）
（3分）
（2））碎瓷片
（3）使用浓硫酸吸水、把酯蒸出反应体系、提高醇的用量等
（能回答出两条措施即可给满分2分
（4）洗去苯甲酸甲酯中过量的酸 （2分） （5）199.6 （3分）（6）时间 （2分）
（1）苯甲酸与甲醇反应是酯化反应方程式为
（2）该反应是液体加热的反应所以在加热之前必须向溶液中加入碎瓷片，防止暴沸。
（3）酯化反应是一个可逆反应，要增大酯的浓度可以采取把酯蒸出，提高醇的用量的方法都可以使平衡向正向移动。
（4）制取的酯中经常含有乙醇和苯甲酸，乙醇易溶于水可除去
2007年江苏高考化学试题第18题
18.（12分）
酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、粘合剂及印刷、纺织等工业。
乙酸乙
酯的实验室和工业制法常采用如下反应：
CH3COOH＋C2H5OH
CH3COOC2H5＋H2O
请根据要求回答下列问题：
（1）欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有、
等。
（2）若用右图所示装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，
其原因可能为、
等。
（3）此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成、等问题。
（4）目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。
实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）
同一反应时间
同一反应温度
反应温度/℃
转化率（％）
选择性（％）
反应时间/h
转化率（％）
选择性（％）
40
77.8
100
2
80.2
100
60
92.3
100
3
87.8
100
80
92.6
100
4
92.3
100
120
94.5
98.7
6
93.0
100
选择性100％表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
根据表中数据，下列（填字母）为该反应的最佳条件。
A.120℃，4hB.80℃，2hC.60℃，4hD.40℃，3h
当反应温度达到120℃时，反应选择性降低的原因可能为
参考答案：
（1）增大乙醇的浓度；移去生成物；
（2）原来来不及反应就被蒸出；温度过高，发生了副反应；冷凝效果不好，部分产物挥发出来。
（3）产生大量的酸性废液；部分原料炭化；催化剂重复使用困难；催化效果不理想。
（4）①C；②乙醇脱水生成了乙醚。
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