Question

乙酸正丁酯常用作织物、人造革和塑料生产过程中的溶剂，石油和医药工业中的萃取剂，也用子香料复配以及香蕉、菠萝、杏、梨等多种香味剂的成分。实验室制备乙酸正丁酯的化学方程式为：

CH₃COOH+CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃COOCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

制备过程中还可能有的副反应有：

2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O

主要实验步骤如下：

I合成：在干燥的圆底烧瓶中加11.5mL(9.3g,0.125mol)正丁醇、7.2mL(7.5g,0.125mol)冰醋酸和3～4滴浓H₂SO₄，摇匀后，加几粒沸石，再按如图示装置安装好。在分水器中预先加入5.00 ml水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5 mm，然后用小火加热，反应大约40 min。

II分离与提纯：

①将烧瓶中反应后的混后物冷却后与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗，依次用10mL水，10mL 10%碳酸钠溶液洗至无酸性（pH=7），充分振荡后静置，分去水层。

②将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁。

③将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中，加几粒沸石进行常压蒸馏，收集产品，主要试剂及产物的物理常数如下：

化合物	正丁醇	冰醋酸	乙酸正丁酯	正丁醚
密度/g·mL^-1	0.810	1.049	0.882	0.7689
沸点/°C	117.8	118.1	126.1	143
在水中的溶解性	易溶	易溶	难溶	难溶

授据以上信息回答下列问题：

(1)如图整个装罝可看作由分水器、圆底烧瓶和____(填仪器名称)组成，其中冷水应从____(填“a”或“b”)管口通入。

(2)如何判断该合成反应达到了终点：______________________。

(3)在操作步骤①时，用右手压住分液漏斗的玻璃塞，左手握住_____将分液漏斗倒转过来，用力振荡，振摇几次后要放气，放气时支管口不能对着人和火。在操作步骤

②中加入无水硫酸镁的目的是__________________。此操作后，应先____(填实验操作名称)，然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中。

(4)步骤③的常压蒸馏，需控制一定的温度，你认为在_____中加热比较合适(请从下列选项中选择)。

A.水    B.甘油(沸点290℃)  C.砂子    D.石蜡油(沸点200〜300°C)

如果蒸馏装罝如图所示，则收集到的产品中可能混有____杂质。

(5)反应结束后，若放出的水为6.98mL (水的密度为1g·mL^-1)，则正丁醇的转化率约为_______________。

Answer

冷凝管 b 分水器中水面不再升高 旋塞 干燥产品 过滤 BD 正丁醚 88%

【解析】（1）由装置图可知，装置由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成；冷凝管中的冷凝水应该从下口进上口出，所以从b管口通入；（2）加热反应时会有少量正丁醇挥发进入分水器，分水器的液面会升高，当反应完全时，不再有正丁醇挥发进入分水器，则分水器中的液面不再升高，则合成反应达到了终点；（3）振荡分液漏斗时，右手压住分液漏斗的玻璃塞，左手握住旋塞，用力振荡；在操作步骤②中加入无水硫酸镁的目的是干燥产品，在操作步骤②后，应先把固液混合物分离，即通过过滤分离出乙酸丁酯，再把乙酸丁酯再转入蒸馏烧瓶；（4）乙酸正丁酯的沸点为126.1℃，选择沸点稍高的液体加热，所以可以在甘油和石蜡油中加热，答案选BD；水的沸点为100℃，加热温度太低，用砂子加热温度太高不易控制；正丁醇和乙酸易溶于水，在用水洗、10%碳酸钠溶液洗时，已经被除去，正丁醚与乙酸丁酯互溶，水洗和10%碳酸钠溶液洗时不能除去，所以蒸馏时会有少量挥发进入乙酸丁酯，则乙酸正丁酯的杂质为正丁醚；（5）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g/mL），则反应生成的水为6.98mL-5.00mL=1.98mL，即1.98g，设参加反应的正丁醇为xg，

CH3COOH+CH3CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH3+H2O

74 18

xg 1.98g

则x==8.14g，则正丁醇的转化率约为=88%。

点睛：本题考查了物质的制备实验方案设计，题目涉及实验操作、实验原理、物质的性质的应用、分离提纯、有关方程式的计算等，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力和数据处理能力。