Question

有一种水果香精乙酸正丁酯的合成提纯步骤如下：

(1)合成：在干燥的圆底烧瓶中加11.5mL(9.3g，0.125mol)正丁醇 、3～4滴浓H₂SO₄、7.2mL(7.5g，0.125mol)冰醋酸，摇匀后，加几粒沸石，再按图1所示装置安装好。在分水器(分离出生成的水)中预先加入5.00mL水，其水面低于分水器回流支管下沿3～5mm，然后用小火加热，反应大约40min。

(2)分离提纯：

① 当分水器中的液面不再升高时，冷却，从分水器下端放出分水器中的水，把反应后的烧瓶中的溶液与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗中，用10mL10%碳酸钠溶液洗至酯层无酸性(pH=7)，充分震荡后静置，分去水层。

② 将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥(生成MgSO₄•7H₂O晶体)。

③ 将乙酸正丁酯粗产品转入50mL图中的仪器中，加几粒沸石进行加热，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)	0.810	1.049	0.882	0.7689
沸点/℃	117.8	118.1	126.1	143
在水中的溶解性	易溶	易溶	难溶	难溶

制备过程中还可能存在的副反应有：2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O。根据以上信息回答下列问题：

(1)写出合成乙酸正丁酯的化学方程式_________。

(2)步骤①中碳酸钠溶液的作用主要是___________，若改用NaOH溶液洗涤酯层，收集到的产物比预期少，原因是：_____________。

(3)在操作步骤②后(即酯层用无水硫酸镁干燥后)，应先___________(填实验操作名称)，步骤③中加热分离有机物的实验方法名称是______________。

(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.沙子     D.石蜡油(沸点200～300℃)

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

Answer

CH3CH2CH2CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O 除去硫酸、乙酸、正丁醇，降低酯的溶解度 产物会在氢氧化钠溶液中水解了部分 过滤 蒸馏 B、D 88%

【解析】

（1）正丁醇与冰醋酸在浓H2SO4加热条件下发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水；

（2）乙酸正丁酯中含有乙酸、正丁醇、正丁醚和硫酸杂质，其中正丁醇、硫酸易溶于水，而乙酸正丁酯、正丁醚难溶于水，乙酸可与饱和碳酸钠反应，以此解答该题；

（3）酯层用无水硫酸镁干燥后，应过滤除去干燥剂；

（4）乙酸正丁酯的沸点是126.1℃，选择沸点稍高的液体加热；

（5）计算生成水的质量，根据方程式计算参加反应正丁醇的产量，正丁醇的利用率等于参加反应的质量与投入的总质量。

（1）正丁醇与冰醋酸在浓H2SO4加热条件下发生酯化反应生成乙酸正丁酯和水，化学方程式为CH3CH2CH2CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O；

（2）根据反应的原理和可能的副反应，乙酸正丁酯中含有乙酸、正丁醇、正丁醚和硫酸杂质，乙酸正丁酯、正丁醚不溶于饱和碳酸钠溶液，而正丁醇、硫酸易溶，乙酸可与碳酸钠反应而被吸收，可用饱和碳酸钠溶液除去乙酸正丁酯中乙酸、正丁醇和硫酸杂质；若改用NaOH溶液洗涤酯层，反应生成的酯会与NaOH发生反应，收集到的产物比预期少；

（3）酯层用无水硫酸镁干燥后，应过滤除去干燥剂；步骤③中加热分离有机物的实验方法名称是蒸馏；

（4）乙酸正丁酯的沸点是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选择加热的物质，水的沸点为100℃，低于乙酸正丁酯的沸点，用砂子加热温度太高不易控制且浪费能源，故选BD；

（5）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g·mL-1），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x，

解得x==8.14g，则则正丁醇的转化率===88%。