Question

（2009?成都一模）某興趣小組利用如圖裝置，取不同濃度的硫酸與 3mL 無水乙醇和 2mL 冰醋酸分別進行制取乙酸乙酯的研究．
（1）A 試管內生成乙酸乙酯的化學反應方程式為：

CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O

；
（2）導氣管 B 的管口沒有插入飽和碳酸鈉液面以下，原因是

防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出

；
（3）興趣小組記錄的實驗現象和結果如表：

組序號	催化劑	反應現象	C中飽和碳酸鈉溶液中酯層高度
①	2mL98%濃硫酸	20秒時溶液出現棕色，隨反應進行，溶液顏色逐漸加深，最后成黑色；酯層無氣泡．	2.10cm
②	2mL14mol?L-1硫酸	反應后溶液顏色呈棕色，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰，無氣泡．	2.14cm
③	2mL10mol?L-1硫酸	反應后溶液顏色呈無色，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰，無氣泡．	2.16cm
④	2mL7mol?L-1硫酸	反應后溶液顏色呈無色，酯層與飽和碳酸鈉溶液有氣泡．	2.00cm

Ⅰ．第 ①組實驗中，試管內溶液顏色隨反應進行逐漸加深，最后變成黑色的原因是：

98%的濃硫酸具有強氧化性，使部分反應物炭化

；若同時有刺激性氣味的氣體產生，則可能發生的化學反應方程式是：

CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑

．
Ⅱ．試管 C 的酯層中沒有乙酸的實驗組是（填組序號

①②③

；從實驗結果分析，選用催化劑的最佳濃度是

10 mol?L^-1

．
（4）寫出C₄H₈O₂的所有酯類的同分異構體的結構簡式

HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃

．

Answer 1

分析：（1）乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應；
（2）試管受熱不均，導管伸入液面下可能發生倒吸；
（3）Ⅰ．98%的濃硫酸具有強氧化性，能氧化乙醇；
Ⅱ．根據酯層無氣泡現象進行解答；根據①②③④組實驗對照選用催化劑的最佳濃度；
（4）C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構體，為飽和一元酯，討論羧酸與醇中碳原子數目，再確定羧酸與醇的同分異構體；

解答：解：（1）酯化反應的本質為酸脫羥基，醇脫氫，乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應，故答案為：CH₃COOH+HOCH₂CH₃CH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（2）試管A受熱不均，試管C中的導管伸入液面下可能發生倒吸，導管要插在飽和碳酸鈉溶液的液面上，不能插入溶液中，目的是防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出，
故答案為：防止碳酸鈉液體倒吸，便于乙酸乙酯流出；
（3）Ⅰ．根據第①組實驗中，試管內溶液顏色隨反應進行逐漸加深，最后變成黑色，黑色為碳，為98%的濃硫酸具有強氧化性，氧化乙醇所致，若同時有刺激性氣味的氣體產生為二氧化硫，CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑，
故答案為：CH₃CH₂OH+2H₂SO₄（濃）

△

2C↓+2SO₂↑+5H₂↑；
Ⅱ．反應物中乙酸的沸點較低易揮發，乙酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳，試管C的酯層中無氣泡說明沒有乙酸，①②③實驗組符合條件，從實驗結果分析，③反應后溶液顏色呈無色說明無碳生成，酯層與飽和碳酸鈉溶液界面清晰說明有乙酸乙酯生成，無氣泡，說明無乙酸，所以選用催化劑的最佳濃度是10 mol?L^-1，
故答案為：①②③；10 mol?L^-1；
（4）C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構體，為飽和一元酯，為甲酸與丙醇形成的酯，丙醇為1個-OH取代丙烷中的H原子，丙烷分子中有2種H原子，形成的丙醇有2種，形成的酯有2種，結構簡式為HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂
；乙酸與乙醇形成的酯，結構簡式為CH₃COOCH₂CH₃；丙酸與甲醇形成的酯，結構簡式為CH₃CH₂COOCH₃，所以C₄H₈O₂屬于酯類的同分異構體共有4種，分別為：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃，
故答案為：HCOOCH₂CH₂CH₃；HCOOCH（CH₃）₂，CH₃COOCH₂CH₃，CH₃CH₂COOCH₃；

點評：本題考查乙酸乙酯的制備，注意飽和碳酸鈉溶液的作用以及酯化反應的機理以及酯類的同分異構體書寫方法是解答的關鍵，題目難度中等．