酯化反應(yīng)中濃硫酸的作用是做催化劑和吸水劑做催化劑。 酯化反應(yīng)是可逆的，并且一般反應(yīng)極緩慢，故常用濃硫酸作催化劑，以增加反應(yīng)速率。所以該實(shí)驗(yàn)還需要加熱。做吸水劑是因?yàn)轷セ磻?yīng)是醇跟羧酸或含氧無(wú)機(jī)酸生成酯和水的反應(yīng)，濃硫酸可以吸收反應(yīng)產(chǎn)生的水，從而使反應(yīng)向正方向進(jìn)行。由于反應(yīng)物都是液體，速率和濃度呈正相關(guān)。 你這樣的理解是片面的。這里的能量生成和減少是對(duì)于整個(gè)反應(yīng)物或生成物體系而言的，不僅僅對(duì)水而言。酯化反應(yīng)本身是可逆的，水和酯可以重新生成羧酸和醇，而濃硫酸吸水，導(dǎo)致該逆反應(yīng)反應(yīng)量極小，從而提高產(chǎn)率。 臥槽，又是黑幕

乙酸乙酯制備實(shí)驗(yàn)采用怎樣的操作來(lái)提高產(chǎn)率？

濃硫酸和乙酸的短時(shí)間混合加熱，還不至于得到乙酸酐，乙酸酐本身就是強(qiáng)脫水劑，從乙酸直接制備乙酸酐一般需要P4O10（五氧化二磷）等更強(qiáng)的脫水劑。中學(xué)化學(xué)制備乙酸乙酯實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率低，往往只能得到浮在飽和碳酸鈉溶液表面上的一層油狀液體，與學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)反應(yīng)物用量配比不當(dāng)，以及操作方式不當(dāng)有很大關(guān)系。用乙醇和乙酸直接酯化合成乙酸乙酯，盡管加入催化劑，也是一個(gè)可逆反應(yīng)，以一般實(shí)驗(yàn)時(shí)的濃硫酸催化劑用量，催化作用是明顯的，但要達(dá)到明顯的除水效果，使得平衡有效向右移動(dòng)，濃硫酸的用量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在實(shí)驗(yàn)時(shí)要使得平衡有效向右移動(dòng)，最現(xiàn)實(shí)的方法是將生成的乙酸乙酯盡快從實(shí)驗(yàn)體系中移走。乙醇的沸點(diǎn)約為78攝氏度，乙酸的沸點(diǎn)比水還要高，但乙酸乙酯有與乙醇和水形成一種低沸點(diǎn)三元共沸物的能力，這種低沸點(diǎn)三元共沸物的沸點(diǎn)僅為70攝氏度左右，主要成分是乙酸乙酯，但含有一定量的乙醇和水，因此，如果反應(yīng)物中乙醇過(guò)量，就容易形成這種低沸點(diǎn)三元共沸物，在比乙醇沸點(diǎn)還低的溫度下就沸騰，從而將生成物乙酸乙酯移走，使得平衡有效向右移動(dòng)，但這種低沸點(diǎn)三元共沸物免不了會(huì)從反應(yīng)物中同時(shí)帶走一部分乙醇，想要用這種方法移去乙酸乙酯，同時(shí)又要提高乙酸的轉(zhuǎn)化率，原始反應(yīng)物中的乙醇必須過(guò)量。一般來(lái)說(shuō)，要用形成低沸點(diǎn)三元共沸物蒸餾的方法獲得乙酸乙酯，原始反應(yīng)物的乙醇和乙酸體積比應(yīng)該取1.5:1（3:2）左右，中學(xué)化學(xué)教師演示實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物用量一般是3ml乙醇、2ml冰醋酸和2ml濃硫酸，這一反應(yīng)物用量配比是合適的，濃硫酸用量也較多，除水能力較強(qiáng)，因此可以得到較多的乙酸乙酯產(chǎn)物。而中學(xué)化學(xué)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物用量一般是乙醇和乙酸各2ml，濃硫酸僅0.5ml，這一反應(yīng)物用量配比，使得如果要形成足夠的低沸點(diǎn)三元共沸物移去乙酸乙酯，乙醇實(shí)際反應(yīng)用量就不足，乙酸的轉(zhuǎn)化率就下降，濃硫酸的用量也僅僅能起到催化作用，因此得不到高產(chǎn)率的乙酸乙酯，能得到浮在飽和碳酸鈉溶液表面上的一層油狀液體，證明生成了乙酸乙酯，就算達(dá)到了實(shí)驗(yàn)效果，因此這一實(shí)驗(yàn)更大程度上是一個(gè)定性實(shí)驗(yàn)而非合成實(shí)驗(yàn)。要想提高中學(xué)化學(xué)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的乙酸乙酯產(chǎn)率，關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是要加入過(guò)量的乙醇，在使用2ml冰醋酸的情況下至少要加入3ml乙醇；二是要保證反應(yīng)物在小火下平穩(wěn)沸騰一段時(shí)間，因此最好在試管中加入少量沸石（碎瓷片），只要做到了這兩點(diǎn)，乙酸乙酯的產(chǎn)率都會(huì)有明顯提高，所以，或許您的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率提高，是因?yàn)檠a(bǔ)加乙醇時(shí)加入了過(guò)量的乙醇所致，不知當(dāng)時(shí)是否注意了補(bǔ)加乙醇的量？筆者曾經(jīng)用稍放大的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置制取了較大量的乙酸乙酯，催化劑使用較安全的一水硫酸氫鈉（NaHSO4·H2O）就獲得了很好的效果，無(wú)須使用濃硫酸催化劑，具體操作如下：取一支φ25mm×200mm的大試管，粗略稱(chēng)取3g左右一水硫酸氫鈉（NaHSO4·H2O）晶體加入大試管，然后注入8ml左右無(wú)水乙酸（冰醋酸）和12ml左右95％乙醇，搖振試管片刻，再加入2—3粒沸石（碎瓷片），將大試管用鐵夾以約45度角傾斜固定在鐵架臺(tái)上。取一支小試管，浸在盛有冷水（或者冰水）的250ml或者500ml燒杯中，注意不要讓冷水流入試管內(nèi)部。準(zhǔn)備一個(gè)帶有導(dǎo)管的單孔塞，將一根長(zhǎng)300mm左右的玻璃管一端用硅膠管（不可用普通乳膠管）連接在單孔塞導(dǎo)管上，用單孔塞塞緊大試管試管口，長(zhǎng)玻璃管另一端插入浸在冷水中小試管的試管口，約插入2cm—5cm深度，不要過(guò)深。檢查裝置的氣密性后，點(diǎn)燃酒精燈，用小火先預(yù)熱大試管，然后直接加熱大試管底部，反應(yīng)物很快沸騰，由于直火加熱，沒(méi)有墊石棉網(wǎng)，因此一開(kāi)始沸騰就較為劇烈，將酒精燈火焰稍微移離試管底部，盡量靠火焰熱輻射傳熱，使得沸騰不要太過(guò)劇烈。這一操作需要細(xì)心，既要使得沸騰不太劇烈，又不能讓沸騰中止，否則一旦沸騰中止，加入的沸石容易失效，再次加熱時(shí)容易暴沸。沸騰開(kāi)始數(shù)分鐘后，乙酸乙酯蒸氣以及一部分乙醇和水的蒸氣（還有微量乙酸蒸氣等）進(jìn)入長(zhǎng)玻璃管，蒸氣部分冷凝，冷凝液體和未冷凝的蒸氣一起進(jìn)入浸在冷水中的小試管，未冷凝的蒸氣進(jìn)一步冷凝，一起收集在小試管中。保持反應(yīng)物不太劇烈沸騰10min—20min，待小試管中收集到10ml以上餾出液后停止加熱。乙酸乙酯、乙醇和水能形成以乙酸乙酯為主要成分，沸點(diǎn)約70℃的低沸點(diǎn)三元或者二元共沸混合物，因此餾出液中主要成分是乙酸乙酯，但不可避免地含有乙醇和水，還含有微量乙酸等雜質(zhì)，因此必須進(jìn)行初步除雜才能得到粗乙酸乙酯。粗略稱(chēng)取10g左右無(wú)水碳酸鈉，倒入盛有約50ml水的小燒杯中，充分?jǐn)嚢璐妓徕c完全溶解，配制成近似飽和的碳酸鈉溶液。將小試管中的液體轉(zhuǎn)入50ml錐形瓶，再注入配制好的碳酸鈉溶液10ml左右，稍用力充分搖振錐形瓶，洗去殘留乙酸雜質(zhì)，同時(shí)也可以除去一部分乙醇和水，靜置錐形瓶，片刻后液體分層，待兩層液體都完全清亮后，用膠頭滴管小心吸去下層液體（用分液漏斗分離效果更好），保留上層液體，然后將上層液體再用約10ml配制好的碳酸鈉溶液，按照上法再洗滌一次，吸去或者分去下層液體后，上層液體即為粗乙酸乙酯，可得接近10ml。粗乙酸乙酯可以直接回收，也可進(jìn)一步精制以得到較純的乙酸乙酯。這一實(shí)驗(yàn)很容易成功，但仍有幾個(gè)成敗關(guān)鍵點(diǎn)需要注意：1、有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中，有機(jī)液體加熱時(shí)通常必須加入沸石（碎瓷片），因?yàn)橛袡C(jī)液體與水不同，一般很少溶解有空氣，加之玻璃儀器內(nèi)壁光滑，很難形成氣化中心，液體過(guò)熱和暴沸很容易發(fā)生，沸石對(duì)于保證液體的平穩(wěn)沸騰十分重要。高中化學(xué)教材中的乙酸乙酯制取實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有提到在反應(yīng)物中加入沸石，即使反應(yīng)物很少，加熱時(shí)也容易發(fā)生暴沸并發(fā)出“砰”、“砰”的暴沸聲，如果發(fā)生暴沸，試管又比較小，很容易將反應(yīng)物直接沖進(jìn)導(dǎo)管，并流到飽和碳酸鈉溶液的液面上，成為不正常產(chǎn)物，這種不正常產(chǎn)物中乙酸乙酯含量少，卻含有大量未反應(yīng)的乙醇、乙酸、催化劑等，往往會(huì)出現(xiàn)明明看到飽和碳酸鈉溶液液面上有一層油狀液體，但用力一搖振試管，油狀液體就溶解消失（或者成為乳濁液）的現(xiàn)象。2、用試管作為簡(jiǎn)易半微量有機(jī)合成的反應(yīng)容器是可行的，但最好盡量用大一些的試管，一般來(lái)說(shuō)φ25mm×200mm的大試管最多可以盛裝20ml—30ml反應(yīng)物，這對(duì)于大多數(shù)半微量有機(jī)合成都是足夠的。大試管一方面可以防止反應(yīng)劇烈時(shí)反應(yīng)物沖出，另一方面大試管盛裝少量反應(yīng)物進(jìn)行加熱時(shí)，反應(yīng)物集中在試管下部，試管上部的未加熱區(qū)域可以起到一定的回流作用，有助于反應(yīng)充分進(jìn)行。試管可以直火加熱，但需要細(xì)心控制加熱強(qiáng)度，如果有條件，墊石棉網(wǎng)加熱使得加熱緩慢均勻，或者采用水浴等加熱方式都是可行的。3、飽和碳酸鈉溶液的配制，對(duì)于初步除雜得到粗乙酸乙酯十分重要。乙酸乙酯在水中的溶解度并不很低（約8g／100g水，與正丁醇或者乙醚接近，應(yīng)該說(shuō)是可溶于水，并非不溶或者難溶于水），飽和碳酸鈉溶液的鹽析作用可以有效降低乙酸乙酯在水相中的溶解度，減少乙酸乙酯的損失，除去殘留乙酸雜質(zhì)的效果也更好；另外乙酸乙酯相對(duì)密度與水較為接近，如果不用飽和碳酸鈉溶液增加水相的相對(duì)密度，乙酸乙酯和水容易形成乳濁液，長(zhǎng)期靜置也不容易分層，對(duì)于乙酸乙酯的分離是不利的。因此必須將碳酸鈉溶液配制成飽和溶液或者接近飽和的溶液，隨便取幾藥匙碳酸鈉粉末溶解在過(guò)量水中往往只能得到碳酸鈉稀溶液，不可使用。但配制碳酸鈉溶液時(shí)，不能采用在水中加入無(wú)水碳酸鈉并攪拌直到不再溶解為止的方法，因?yàn)闊o(wú)水碳酸鈉投入水中，水合時(shí)有顯著的放熱，會(huì)使得溶液溫度升高，而在35.4℃以下，隨著溫度升高碳酸鈉在水中的溶解度顯著增大，無(wú)水碳酸鈉不能再溶解時(shí)的溶液，冷卻到室溫時(shí)很可能已經(jīng)成為過(guò)飽和溶液，這種過(guò)飽和溶液比較穩(wěn)定，不易析出結(jié)晶，只是溶液看起來(lái)有點(diǎn)粘稠而已，當(dāng)這種過(guò)飽和溶液注入含雜質(zhì)乙酸乙酯時(shí)，用力一搖振可能會(huì)誘發(fā)結(jié)晶，靜置后溶液中可能析出大量晶體，乙酸乙酯分離困難，很可能全部產(chǎn)物都會(huì)報(bào)廢。因此一般情況下可以按照無(wú)水碳酸鈉在20℃時(shí)的溶解度（21.5g／100g水）來(lái)配制飽和或者接近飽和的碳酸鈉溶液，粗略稱(chēng)取約10g無(wú)水碳酸鈉溶于約50ml水一般即可滿(mǎn)足要求，如果氣溫過(guò)低或者過(guò)高，還需要調(diào)整無(wú)水碳酸鈉的用量。

標(biāo)簽：乙酸乙酯高產(chǎn)制備