Question

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：

+H₂O

项目	相对分子质量	密度/(g•cm^3)	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4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A50 min。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3.9 g。

回答下列问题：

(1)仪器B的作用是_______。

(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______；加入少量无水MgSO₄的目的是______。

(5)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是_______(填标号)。

(6)本实验的产率是________。

Answer

冷凝回流，使反应物充分利用 洗掉大部分硫酸和醋酸 洗掉碳酸氢钠 d 提高醇的转化率 干燥 b 60%

【解析】

在装置A中加入反应混合物和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，利用冷凝管冷凝回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，先用少量水洗掉大部分硫酸和醋酸，再用水洗涤碳酸氢钠溶液，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体作干燥剂，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯。

(1)由装置中仪器B的构造可知，仪器B的名称为球形冷凝管，其作用是冷凝回流，是反应物充分利用；

(2)反应后的溶液要经过多次洗涤，在洗涤操作中，第一次洗涤的主要目的是除去大部分催化剂硫酸和醋酸；第一步中饱和碳酸氢钠溶液既可以除去未洗净的醋酸，也可以降低酯的溶解度，但第一步洗涤后生成的酯中混有碳酸氢钠，所以第二次水洗，主要目的是除去产品中残留的碳酸氢钠；

(3)由于酯的密度比水小，二者互不相溶，因此水在下层，酯在上层；分液时，要先将水层从分液漏斗的下口放出，待到两层液体界面时关闭分液漏斗的活塞，再将乙酸异戊酯从上口放出，所以合理选项是d；

(4)酯化反应与酯的水解反应互为可逆反应，增大反应物的浓度可以使平衡正向移动；增加一种反应物的浓度，可以使另一种反应物的转化率提高。因此本实验中加入过量乙酸的目的是提高醇的转化率；实验中加入少量无水硫酸镁的目的是吸收酯中少量的水分，对乙酸异戊酯进行干燥；

(5)在蒸馏操作中，温度计的水银球要放在蒸馏烧瓶的支管口处，所以选项ad错误；c中使用的是球形冷凝管容易使产品滞留，不能全部收集到锥形瓶中，因此仪器及装置安装正确的是b；

(6)乙酸的物质的量为：n(乙酸)==0.1 mol，异戊醇的物质的量n(异戊醇)==0.05 mol，由于乙酸和异戊醇是按照1：1进行反应，所以乙酸过量，生成乙酸异戊酯的量要按照物质的量少的异戊醇的物质的量计算，即理论上生成0.05 mol乙酸异戊酯，实际上生成的乙酸异戊酯的物质的量n(乙酸异戊酯)==0.03 mol，所以实验中乙酸异戊酯的产率为：×100%=60%。