張東曉 張明君
1.濃硫酸作為催化劑,是唯一的嗎?
實驗室制取乙酸乙酯,一般都是由乙酸和乙醇在濃硫酸催化下制得的。除了濃硫酸以外,催化劑還可以采用干燥的氯化氫、有機(jī)強酸或離子交換樹酯等。
在制備甲酸酯時,卻不要使用催化劑,其原因是甲酸雖是弱酸,不能全部電離,但酸性較強。常溫下,其電離常數(shù)為1.77×10-4,比苯甲酸的酸性還要強(常溫下苯甲酸的電離常數(shù)是6.46×10-5)。
2.在制備乙酸乙酯實驗中,往往用過量的乙醇,為什么?
乙酸與乙醇制備乙酸乙酯,是一個可逆反應(yīng),乙酸乙酯易發(fā)生水解成乙酸和乙醇,在反應(yīng)達(dá)到平衡時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一般只有2/3,為了提高產(chǎn)物乙酸乙酯的產(chǎn)率,根據(jù)化學(xué)平衡移動理論,通常都采用增加反應(yīng)物的用量或不斷移去產(chǎn)物的方法??梢?,用過量的乙酸或過量的乙醇,都是可行的。從低成本的角度看用過量的乙醇,正是因為乙醇較乙酸便宜。在制備乙酸正丁酯時,因乙酸比正丁醇易得,則用過量的乙酸。
3.如何控制反應(yīng)溫度?
制備乙酸乙酯的溫度要求在110℃~120℃范圍。最好采用油浴加熱,油浴的溫度大約在135℃左右。也可以用小火直接加熱,但反應(yīng)液的溫度必須不能超過120℃,否則將會增加副產(chǎn)物乙醚的生成。即便采用油浴的加熱辦法,實驗過程中也要控制蒸出液的速率,因為若速率過快,乙酸和乙醇可能未完全反應(yīng)就隨產(chǎn)物一同蒸出,進(jìn)而影
響乙酸乙酯的產(chǎn)率。反應(yīng)完畢,可將溫度升到130℃繼續(xù)加熱幾分鐘,直到不再有餾分溜出為止。
4.如何提搞產(chǎn)物乙酸乙酯的產(chǎn)率?
將收集的餾分加入飽和碳酸鈉溶液,其主要作用是除去乙酸乙酯中的未參加反應(yīng)的乙酸,加入的碳酸鈉溶液以不再有氣泡產(chǎn)生為止,
然后進(jìn)行分液。分出的酯層先用一定量的飽和食鹽水洗滌一次,再用
飽和的氯化鈣溶液進(jìn)行洗滌兩次,所得酯層用無水MgSO4干燥。
要說明的是,要充分除去乙酸,加入的飽和碳酸鈉溶液應(yīng)是過量的,必須洗凈,否則下一步用氯化鈣溶液除醇時,將會產(chǎn)生絮狀的CaCO3沉淀,造成分離上的困難。為減少酯在水中的溶解,一般用飽和食鹽水洗滌一次。
飽和CaCl2溶液除去未反應(yīng)的乙醇,其原理是CaCl2和乙醇形成
CaCl2·6CH3CH2OH沉淀,此法也可制得固態(tài)酒精。
無水MgSO4可以與酯中少量的水,形成
MgSO4·7H2O,這樣得到的乙酸乙酯的純度就更高了。
5.實驗中,一般不采用過量乙酸的原因是什么?
主要有兩方面:一是乙醇比乙酸便宜,經(jīng)濟(jì)合算;二是如果使用過量的乙酸,在產(chǎn)物中乙酸也畢竟多,這就給乙酸乙酯的提純帶來了困難。
6.酯化反應(yīng)中,濃硫酸的用量一般為乙醇量的3%即起到較好的催化效果,但實際使用的硫酸卻偏多,為什么?
反應(yīng)中,硫酸的作用有兩個,即催化劑和吸水劑?!?%”的濃硫酸是催化作用,偏多的那部分,應(yīng)是吸收酯化反應(yīng)生成的水,有利于反應(yīng)正向移動,以提高酯的產(chǎn)率。
要想除去生成的水,還可以加一套回流除水裝置,效果也很顯著。
(收稿日期:2014-06-16)