实验十 乙酸乙酯的制备

实验十 乙酸乙酯的制备之邯郸勺丸创作

时间：二O二一年七月二十九日 一、实验目的

1.熟悉酯化反响原理及进行的条件,掌握乙酸乙酯的制备办法；2.掌握液体有机物的精制办法；3.熟悉经常使用的液体枯燥剂,掌握其使用办法 二、实验原理

有机酸酯可用醇和羧酸在少量无机酸催化下直接酯化制得.当没有催化剂存在时,酯化反响很慢；当采取酸作催化剂时,就可以大大地加快酯化反响的速度.酯化反响是一个可逆反响.为使平衡向生成酯的标的目的移动,经常使反响物之一过量,或将生成物从反响体系中及时除去,或者两者兼用.

本实验利用共沸混合物,反响物之一过量的办法制备乙酸乙酯.

主反响

CH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2O副反响 办法一

1、仪器圆底烧瓶、冷凝管、温度计、蒸馏头、温度计套管、分液漏斗、酒精灯、接液管、锥形瓶

2、药品冰醋酸 12ml（12.6g,0.21mol） 无水乙醇 19ml（15g,0.32mol） 浓硫酸 5ml饱和碳酸钠溶液

时间：二O二一年七月二十九日

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饱和氯化钙溶液 饱和食盐水 无水硫酸镁 实验操纵 1.回流

在100mL圆底烧瓶中,加入12mL冰醋酸和19mL无水乙醇,混合均匀后,将烧瓶放置于冰水浴中,分批缓慢地加入5mL浓H2SO4,同时振摇烧瓶.混匀后加入2～3粒沸石,按图装置好回流装置,打开冷凝水,用电热套加热,坚持反响液在微沸状态下回流30～40min. 2.蒸馏

反响完成后,冷却近室温,将装置改成蒸馏装置,用电热套或水浴加热,收集70～79℃馏份. 3.乙酸乙酯的精制

（1）

中和：在粗乙酸乙酯中慢慢地加入约10mL饱和Na2CO3溶液,直到无二氧化碳气体逸出后,再多加1～3滴.然后将混合液倒入分液漏斗中,静置分层后,放出下层的水.

（2）水洗：用约10mL饱和食盐水洗涤酯层,充分振摇,静置分层后,分出水层.

（3）二氯化钙饱和溶液洗 ：再用约20mL饱和CaCl2溶液分两次洗涤酯层,静置后分去水层.

（4）枯燥：酯层由漏斗上口倒入一个50mL枯燥的锥形瓶中,并放入2g无水MgSO4枯燥,配上塞子,然后充分振摇至液体澄

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清.

（5）精馏：收集74～79℃的馏份,产量约10～12g.

注意事项

1．实验进行前,圆底烧瓶、冷凝管应是枯燥的.

2．回流时注意控制温度,温度不宜太高,不然会增加副产品的量. 3．在馏出液中除了酯和水外,还含有未反响的少量乙醇和乙酸,也还有副产品乙醚,故加饱和碳酸钠溶液主要除去其中的酸.多余的碳酸钠在后续的洗涤过程可被除去,可用石蕊试纸检验产品是否呈碱性.

4．饱和食盐水主要洗涤粗产品中的少量碳酸钠,还可洗除一部分水.此外,由于饱和食盐水的盐析作用,可大大降低乙酸乙酯在洗涤时的损失.

5．氯化钙饱和溶液洗涤时,氯化钙与乙醇形成络合物而溶于饱和氯化钙溶液中,由此除去粗产品中所含的乙醇.

6．乙酸乙酯与水或醇可辨别生成共沸混合物,若三者共存则生成三元共沸混合物.因此,酯层中的乙醇不除净或枯燥不敷时,由于形成低沸点的共沸混合物,从而影响酯的产率. 思考题

1． 在本实验中硫酸起什么作用？

答：酯化反响中浓硫酸的作用是作催化剂和吸水剂 催化乙醇与乙酸的反响,吸收乙醇与乙酸反响后生成的水,无脱水性! 饱和碳酸钠的作用是溶解乙醇,吸收乙酸并且减小乙酸乙酯的

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溶解度 是为了能让乙酸乙酯可以析出的原因

2．为什么乙酸乙酯的制备中要使用过量的乙醇？若采取醋酸过量 的做法是否合适？为什么？

答：乙酸过量可以避免乙酸乙酯和乙醇形成恒沸物 ； 乙酸和乙酸乙酯不共沸,过量乙酸不影响产品的蒸馏.

实验室制备是不计较成本的,乙醇和乙酸的成本在实验室制备可以忽略,相差不大.

2、

蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？如何除去它们？

答：主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水. 乙醚沸点低,在多次洗涤中,极易挥发掉 乙酸,使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸

接下来,用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液,然后用饱和CaCl2溶液直接洗涤除去少量的乙醇.

4．能否用浓的氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？ 答：不成以,使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯产生水解,降低产率.

5．用饱和氯化钙溶液洗涤,能除去什么？为什么先用饱和食盐水洗涤？可以用水代替饱和食盐水行吗？

答：酯层中含有少量未反响的乙醇,由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O结晶化物,所以使用乙醇除去少量未反响的乙醇. 办法二

实验步调

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在100ml三颈瓶中,加入4ml乙醇,摇动下慢慢加入5ml浓硫酸,使其混合均匀,并加入几粒沸石.三颈瓶一侧口拔出温度计,另一侧口拔出滴液漏斗,漏斗末端应浸入液面以下,中间口安一长的刺形分馏柱（整个装置如上图）.

仪器装好后,在滴液漏斗内加入10ml乙醇和8ml冰醋酸,混合均匀,先向瓶内滴入约2ml的混合液,然后,将三颈瓶在石棉网上小火加热到110－120℃左右,这时蒸馏管口应有液体流出,再自滴液漏斗慢慢滴入其余的混合液,控制滴加速度和馏出速度大致相等,并维持反响温度在110－125℃之间,滴加完毕后,继续加热10分钟,直至温度升高到130℃不再有馏出液为止.

馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸等,在摇动下,慢慢向粗产品中加入饱和的碳酸钠溶液（约6ml）至无二氧化碳气体放出,酯层用PH试纸检验呈中性.移入分液漏斗中,充分振摇（注意及时放气！）后静置,分去下层水相.酯层用10ml饱和食盐水洗涤后,再每次用10ml饱和氯化钙溶液洗涤两次,弃去下层水相,酯层自漏斗上口倒入枯燥的锥形瓶中,用无水碳酸钾枯燥.

将枯燥好的粗乙酸乙酯小心倾入60ml的梨形蒸馏瓶中（不要让枯燥剂进入瓶中）,加入沸石后在水浴上进行蒸馏,收集73－80℃的馏分.产品5－8g.

操纵要点及说明

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1、本实验一方面加入过量乙醇,另一方面在反响过程中不竭蒸出产品,促进平衡向生成酯的标的目的移动.乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物,共沸点都比原料的沸点低,故可在反响过程中不竭将其蒸出.这些共沸物的组成和沸点如下：

共沸物组成及 共沸点 （1）乙酸乙酯91.9%,水

8.1% 70.4℃

（2）乙酸乙酯69.0%,乙醇31.0% 71.8℃

（3）乙酸乙酯82.6%,乙醇8.4%,水9.0% 70.2℃ 最低共沸物是三元共沸物,其共沸点为70.2℃,二元共沸物的共沸点为70.4℃和71.8℃,三者很接近.蒸出来的可能是二元组成和三元组成的混合物.加过量48%的乙醇,一方面使乙酸转化率提高,另一方面可使产品乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反响体系,进一步促进乙酸的转化,即在包管产品以共沸物蒸出时,反响瓶中,仍然是乙醇过量.

2、本实验的关头问题是控制酯化反响的温度和滴加速度.控制反响温度在120℃左右.温度过低,酯化反响不完全；温度过高（＞140℃）,易产生醇脱水和氧化等副反响：

故要严格控制反响温度.

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要正确控制滴加速度,滴加速度过快,会使大量乙醇来不及产生反响而被蒸出,同时也造成反响混合物温度下降,导致反响速度减慢,从而影响产率；滴加速度过慢,又会浪费时间,影响实验进程.

3、用饱和氯化溶液洗涤之前,要用饱和氯化钠溶液洗涤,不成用水代替饱和氯化钠溶液.粗制乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液洗涤之后,酯层中残留少量碳酸钠,若立即用饱和氯化钙溶液洗涤会生成不溶性碳酸钙,往往呈絮状物存在于溶液中,使分液漏斗堵塞,所以在用饱和氯化钙溶液洗涤之前,必须用饱和氯化钠溶液洗涤,以便除去残留的碳酸钠.乙酸乙酯在水中的溶解度较大,15℃时100g水中能溶解8.5g,若用水洗涤,必定会有一定量的酯溶解在水中而造成损失.此外,乙酸乙酯的相对密度（0.9005）与水接近,在水洗后很难立即分层.因此,用水洗涤是不成取的.饱和氯化钠溶液既具有不的性质,又具有盐的性质,一方面它能溶解碳酸钠,从而将其双酯中除去；另一方面它对有机物起盐析作用,使乙酸乙酯在水中的溶解度大降低.除此之外,饱和氯化钠溶液的相对密度较大,在洗涤之后,静置即可别离.因此,用饱和氯化钠溶液洗涤既可减少酯的损失,又可缩短洗涤时间.

4、注意事项

（1） 加料滴管和温度计必须拔出反响混合液中,加料滴管的下端离瓶底约5mm为宜.

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（2） 加浓硫酸时,必须慢慢加入并充分振荡烧瓶,使其与乙醇均匀混合,以免在加热时因局部酸过浓引起有机物碳化等副反响.

（3） 反响瓶里的反响温度可用滴加速度来控制.温度接近125℃,适当滴加快点；温度落到接近110℃,可滴加慢点；落到110℃停止滴加；待温度升到110℃以上时,再滴加.

（4） 本实验酯的枯燥用无水碳酸钾,通常只少枯燥半个小时以上,最好放置过夜.但在本实验中,为了节省时间,可放置10分钟左右.由于枯燥不完全,可能前馏分多些.

思考问题：

（1） 为什么使用过量的乙醇？

过量的乙醇有利于反响向右进行,使平衡向生成物标的目的移动. （2） 蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有哪些杂质？如何逐一除去？ 主要杂质有乙醚、乙醇、乙酸和水. 乙醚沸点低,在多次洗涤中,极易挥发掉 乙酸,使用饱和的Na2CO3溶液洗涤除去乙酸

接下来,用饱和NaCl溶液洗涤除去残留的Na2CO3溶液,然后用饱和CaCl2溶液直接洗涤除去少量的乙醇.

（3） 能否用浓的氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？为什么？

不成以,使用浓氢氧化钠溶液可以使乙酸乙酯产生水解,降低产率.

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（4） 用饱和氯化钙溶液洗涤的目的是什么？为什么先用饱和氯化钠溶液洗涤？是否可用水代替？

酯层中含有少量未反响的乙醇,由于乙醇和CaCl2作用生成CaCl2?4H2O结晶化物,所以使用乙醇除去少量未反响的乙醇. （5） 如果在洗涤过程中出现了碳酸钙沉淀,如何处理？

为了避免出现不需要的CaCO3沉淀,酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后,必须紧随着用饱和NaCl溶液洗涤,而不必CaCl2溶液直接洗涤. 如果出现了碳酸钙沉淀,需要别离沉淀,可采取抽滤过滤,用NaCl洗涤,但是依然会造成产品损失,降低产率.

1． 酯化反响有什么特点,本实验如何创造条件促使酯化反响尽

量向生成物标的目的进行？

答：酯化反响为可逆反响,反响进行慢且需要酸催化.为提高产率,本实验中采取增加醇的用量、不竭将产品酯和水蒸出、加大浓硫酸用量的措施,使平衡向右移动. 2．本实验可能有哪些副反响？

3、在酯化反响中,用作催化剂的硫酸量,一般只需醇重量的3％就够了,这里为何用了12ml？

4．如果采取醋酸过量是否可以？为什么？

不合适,因为使平衡向生成物一方移动,使用过量的酸欠好,因为酸不克不及与酯共沸.

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