人教版 (新课标)选修6 实验化学课题二 物质的制备第2课时学案

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1．反应物混合
加入试剂顺序为乙醇、浓硫酸、乙酸。由于反应物中有浓硫酸，所以加入3 mL乙醇后要边振荡试管边缓慢加入2 mL 浓硫酸和2 mL乙酸，防止浓硫酸与乙醇、乙酸混合时放出大量热量，造成液体飞溅。浓硫酸不宜最后滴加，以免在滴加浓硫酸的过程中乙酸与乙醇过早发生反应。
大试管内液体体积不超过试管容积1/3，加入碎瓷片防止暴沸。
2．蒸馏操作
本实验中制取乙酸乙酯的装置是一种边反应、边蒸馏的简易装置，加热应缓慢，反应温度不宜过高，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质，而且会使过多乙醇、乙酸未经反应就脱离反应体系，降低乙酸乙酯的产率。也防止高温使有机物炭化或其他副反应发生。
3．饱和碳酸钠溶液的作用及导气管口位置
中和挥发出来的乙酸，生成醋酸钠(便于闻乙酸乙酯的香味)；溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，利于分层。
导出乙酸乙酯的导气管不要伸到饱和Na2CO3溶液中去，应在饱和Na2CO3溶液上方一点。防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
4．实验装置改进
试管斜向上倾斜45°使试管受热面积增大，弯导管起到导气兼冷凝的作用。导气管选用长一点的好，这样可以更好地冷凝生成物，减少乙酸乙酯的损失。为了减少乙酸乙酯的损失，也可以做如下图所示的改进：在球形干燥管下端连接一短玻璃管，将其插入饱和碳酸钠溶液液面下2～3 cm处，这样既可增加冷凝效果，又可洗涤乙酸乙酯，除去乙酸、乙醇等杂质，同时又能防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
5．实验中采取的加快反应速率的措施
(1)加热可加快反应速率，同时可及时分离出产物。
(2)乙酸、乙醇都是无水的，浓度最大，反应速率快。
(3)使用催化剂，加快反应速率。
知识点1 乙酸乙酯的制取
【例题1】 已知下列数据：
某学生在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①在30 mL的大试管A中按体积比1∶4∶4的比例配制浓硫酸、乙醇和乙酸的混合溶液。
②按下图连接好装置(装置气密性良好)，用小火均匀地加热装有混合溶液的大试管5～10 min。
③待试管B收集到一定量产物后停止加热，撤出试管B并用力振荡，然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。
图1
图2
请根据题目要求回答下列问题：
(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为____________________________；写出制取乙酸乙酯的化学方程式：______________________________。
(2)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)________。
A．中和乙酸和乙醇
B．中和乙酸并吸收部分乙醇
C．乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中的溶解度小，有利于分层析出
D．加速酯的生成，提高其产率
(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，其主要理由是____________________。
(4)指出步骤③所观察到的现象：__________________；分离出乙酸乙酯层后，一般用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤除去(填名称)____________________等杂质；为了干燥乙酸乙酯可选用的干燥剂为(填字母)________。
A．P2O5 B．无水Na2SO4C．碱石灰 D．NaOH固体
(5)某化学课外小组设计了如图2所示的制取乙酸乙酯的装置(图中的铁架台、铁夹、加热装置已略去)，与图1装置相比，图2装置的主要优点有：____________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)浓硫酸与水、乙醇等液体混合时都会放出大量的热，为防止混合时液体飞溅，操作方法与浓硫酸的稀释类似。(2)饱和碳酸钠溶液与乙醇不反应，故“中和乙酸和乙醇”说法错误；而“加速酯的生成，提高其产率”是加热的作用，不是饱和碳酸钠溶液的作用。(3)步骤②中需要小火均匀加热操作，因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物大量随产物蒸发而损失原料，且温度过高可能发生其他副反应。(4)从饱和碳酸钠溶液中分离出乙酸乙酯层后，用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，可通过洗涤除去其中的碳酸钠：Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，由于乙醇既易溶于有机溶剂乙酸乙酯中，也易溶于水中，所以饱和碳酸钠溶液并未将乙酸乙酯中的乙醇除净，用饱和食盐水或饱和氯化钙溶液洗涤，还能除去其中的乙醇；最后乙酸乙酯的干燥应该选用中性的无水Na2SO4，为防止其水解，酸性干燥剂P2O5和碱性干燥剂碱石灰、NaOH固体不宜选用。(5)从装置2比装置1多出的温度计、分液漏斗和冷凝管考虑作答。
答案：(1)在一个30 mL大试管中注入4 mL乙醇，再边振荡边缓缓加入1 mL浓硫酸和4 mL乙酸
(2)BC
(3)因为反应物乙醇、乙酸的沸点较低，若用大火加热，反应物大量随产物蒸发而损失原料，且温度过高可能发生其他副反应
(4)在浅红色碳酸钠溶液层上方有无色液体生成，并闻到香味，振荡后碳酸钠溶液层红色变浅 碳酸钠、乙醇 B
(5)a.增加了温度计，有利于控制发生装置中反应液温度；b.增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液以提高乙酸乙酯产量；c.增加了冷凝装置，有利于收集产物
点拨：实验室制取乙酸乙酯是最重要的有机实验之一。本题考查了制备乙酸乙酯的原理、操作、产品的净化和对新装置的评价等内容。本题的亮点是第(5)题，以实验室制取乙酸乙酯为背景，组合了多个实验的实验装置的优点于一身。
知识点2 其他类似有机物制取
【例题2】 某学生用下图所示装置(Ⅰ)制取溴苯和溴乙烷。已知溴乙烷为无色液体，难溶于水，沸点38.4 ℃，熔点－119 ℃，密度为1.46 g·cm－3。主要实验步骤如下：
①检查装置气密性后，向烧瓶中加入一定量苯和液溴；
②向锥形瓶中加入乙醇和浓硫酸的混合液至恰好没过进气导管口；
③将A装置中纯铁丝小心向下插入混合液中；
④点燃B装置中酒精灯，用小火缓缓对锥形瓶加热10 min。
请填写下列空白：
(1)步骤③中，观察到的现象是________________；
(2)导管a的作用是______________________；
(3)C装置中U形管内用蒸馏水封住管底的作用是________________；
(4)反应完毕后，U形管内的现象是________；分离出溴乙烷时所用最主要仪器名称是(只填一种)________；
(5)步骤④中可否用大火加热，理由是____________；
(6)为证明溴和苯的上述反应是取代反应而不是加成反应，该学生用装置(Ⅱ)代替装置B、C直接与A相连接重新反应。
①装置(Ⅱ)的锥形瓶中，小试管内的液体是____________(填名称)，其作用是____________________；小试管外的液体是________(填名称)，其作用是____________________；
②反应后，向锥形瓶中滴加________(填化学式)溶液，现象是__________，其作用是____________；装置(Ⅱ)还可起到的作用是____________________。
解析：苯与溴反应生成HBr和，再利用HBr作反应物与乙醇反应制取溴乙烷：C2H5OH＋HBreq \(――→,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△))C2H5Br＋H2O。苯与溴反应剧烈，放出大量的热使液溴挥发。溴苯密度大于水。且苯易挥发。用AgNO3溶液可检验HBr。
答案：(1)剧烈反应，瓶上方有红棕色气体生成
(2)一是导气，二是冷凝回流
(3)一是溶解HBr，二是液封(防止产物及HBr逸出)
(4)水底有无色油状液体 分液漏斗
(5)不能；乙醇易挥发，且温度过高时，乙醇在浓硫酸存在的条件下会发生副反应生成乙烯、乙醚等
(6)①苯 吸收挥发出来的溴蒸气 水 吸收HBr
②AgNO3 生成浅黄色沉淀 验证有HBr生成，从而证明苯和溴的反应为取代反应 防止发生倒吸
点拨：大多数有机物都有挥发性，本题中苯、溴、溴乙烷都易挥发，故实验中要注意冷凝回收苯和溴。
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·cm－3)
乙醇
－114.1
78.5
0.79
乙酸
16.6
117.9
1.05
乙酸乙酯
－83.6
77.5
0.90
浓硫酸(98%)
—
338.0
1.84