乙酸乙酯的制备及表征 一、 实验目的 1.掌握乙酸乙酯的制备原理及方法，掌握可逆反应提高产率的措施。 2.掌提分馏的原理及分馏柱的作用。 3.进一步练习并熟练掌握液体产品的纯化方法 二、 实验原理 乙酸乙酯的合成方法很多，例如：可由乙酸或其衍生物与乙醇反应制取，也可由乙酸钠 与卤乙烷反应来合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法。常用浓 主扳应：CHc0oH+CH,CH,OHHs0CH,COOCH.CH,+H,0 版应：2aHCL0Hs0CHGH000H+H0 CHCH2OH- 酯化反应为可逆反应，提高产率的措施为：一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过 程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。但是，酯和水或乙醇的共沸 物沸点与乙醇接近，为了能蒸出生成的酯和水，又尽量使乙醇少蒸出来，本实验采用了较长 的分偏柱进行分馏。 三、 药品及物理常数 药品名称 分于量 用量 熔点沸点比重 水溶解度 (mol wt) (ml、g、mol) (C) (℃) (d20)(g100ml) 冰醋酸 60.05 8ml (0.14mol) 167 118 1.049 易溶于水 95%乙醇 46.07 14ml(0.23mol） 78.4 0.7893 易溶于水 乙酸乙酯 88.12 77.1 0.9005 微溶于水 浓硫酸 98.1 5ml 1.84 易溶于水 其它药品 饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液、无水碳酸钾 四、 实验装置图
乙酸乙酯的制备及表征 一、 实验目的 1． 掌握乙酸乙酯的制备原理及方法，掌握可逆反应提高产率的措施。 2． 掌握分馏的原理及分馏柱的作用。 3． 进一步练习并熟练掌握液体产品的纯化方法。 二、 实验原理 乙酸乙酯的合成方法很多，例如：可由乙酸或其衍生物与乙醇反应制取，也可由乙酸钠 与卤乙烷反应来合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法。常用浓 硫酸、氯化氢、对甲苯磺酸或强酸性阳离子交换树脂等作催化剂。若用浓硫酸作催化剂，其 用量是醇的 0.3%即可。其反应为： CH3COOH + CH3CH2OH H2SO4 CH3COOCH2CH3 + H2O 2CH3CH2OH H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 + H2O CH3CH2OH H2SO4 CH2 CH2 + H2O 主反应： 副反应： 酯化反应为可逆反应，提高产率的措施为：一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过 程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。但是，酯和水或乙醇的共沸 物沸点与乙醇接近，为了能蒸出生成的酯和水，又尽量使乙醇少蒸出来，本实验采用了较长 的分馏柱进行分馏。 三、 药品及物理常数 药品名称 分子量 (mol wt) 用 量 (ml、g、mol) 熔点 (℃) 沸点 (℃) 比重 (d4 20) 水溶解度 (g/100ml) 冰醋酸 60.05 8ml（0.14mol） 16.7 118 1.049 易溶于水 95%乙醇 46.07 14ml（0.23mol） 78.4 0.7893 易溶于水 乙酸乙酯 88.12 77.1 0.9005 微溶于水 浓硫酸 98.1 5ml 1.84 易溶于水 其它药品 饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液、无水碳酸钾 四、 实验装置图
6直形冷凝管 蒸馏装置 五、实验流程图 约6ml饱和碳酸钠 國一翻一网一圈一墨 0-125 一图一超一” 六、实验步骤 在1O0ml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。三颈瓶一侧口插入温度计，另一侧口插入滴液漏斗，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110一120℃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 持反应温度在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、水和酷酸等，在摇动下，慢慢向粗产品中加 入饱和的碳酸钠溶液（约6m)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
直形冷凝管 接引管 锥形瓶 温度计 刺 形 分 馏 柱 温 度 计 滴 液 漏 斗 三口瓶 蒸 馏 瓶 蒸 馏 头 温 度 计 直形冷凝管 接引管 接收瓶 蒸馏装置 五、 实验流程图 ℃ 4ml乙醇 5ml浓硫酸 2粒沸石 三口瓶 中混合 均匀 边滴加 边蒸出 粗产品 分离 10ml饱 和食盐 水洗涤 10ml饱 和氯化 钙洗涤 干燥仪 器蒸馏 10ml乙醇 8ml醋酸 分液漏 斗中混 合均匀 粗产品 110－125 中和至 中性 约6ml饱和碳酸钠 2次 无水 碳酸钾 干燥 收集73－80 的馏分， 称重，计算产率。 ℃ 六、 实验步骤 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。三颈瓶一侧口插入温度计，另一侧口插入滴液漏斗，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 持反应温度在 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
干燥的锥形瓶中，用无水碳酸钾干燥。 将干燥好的粗乙酸乙酯小心倾入60ml的梨形蒸馏瓶中（不要让干燥剂进入瓶中），加 入沸石后在水浴上进行蒸馏 ,收集73-80℃的馏分。产品5-8g。 七、 操作要点及说 1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生 成酯的方向移动。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，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下： 比物组成 (1)乙酸乙酯91.9%，水8.1% (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。蒸出米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 方面可使 物乙酸乙酯大部分蒸 或全部 出反应体系，进一步促进 乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。 2、本实验的关键问题是控制酯化反应的温度和滴加速度。控制反应温度在120℃左右。 温度过低，酯化反应不完全：温度过高(>140℃)，易发生醇脱水和氧化等副反应： ,CH.OCH.CH,+HO CHCH2OH O CH,CHO HSOCH.COOH 故要严格控制反应温度。 要正确控制滴加速度，滴加速度过快，会使大量乙醇来不及发生反应而被蒸出，同时也 造成反应混合物温度下降，导致反应速度减慢，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， 不可用水代替饱和氯化钠 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85,若用水洗涤，必然会有 一定量的酯落 解在水中而适成损失。此外，乙酸 的相对密度 0.9005)与水接近 在水洗后很难立即 分层。因此，用水洗涤是不可取的。饱和氯化钠溶液既具有不的性质，义具有盐的性质， 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，静置便 可分离。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。注音事而 (1) 加料滴管和温度计必须插入反应混合液中，加料滴管的下端离瓶底约5mm为宜。 (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应。 (3)反应瓶里的反应温度可用滴加速度米控制。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 (4)本实验酯的干燥用无水碳酸钾，通常只少干燥半个小时以上，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。由于干燥不完全，可能前馏分多些。 八、 教学方法
干燥的锥形瓶中，用无水碳酸钾干燥。 将干燥好的粗乙酸乙酯小心倾入 60ml 的梨形蒸馏瓶中（不要让干燥剂进入瓶中），加 入沸石后在水浴上进行蒸馏，收集 73－80℃的馏分。产品 5－8g。 七、 操作要点及说明 1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生 成酯的方向移动。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，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下： 共沸物组成 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，另一方面可使产物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反应体系，进一步促进 乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。 2、本实验的关键问题是控制酯化反应的温度和滴加速度。控制反应温度在 120℃左右。 温度过低，酯化反应不完全；温度过高（＞140℃），易发生醇脱水和氧化等副反应： 2 CH3CH2OH H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 + H2O CH3CH2OH H2SO4 CH3CHO H2SO4 CH3COOH 故要严格控制反应温度。 要正确控制滴加速度，滴加速度过快，会使大量乙醇来不及发生反应而被蒸出，同时也 造成反应混合物温度下降，导致反应速度减慢，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，不可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，必然会有一定量的酯溶 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，用水洗涤是不可取的。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，静置便 可分离。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插入反应混合液中，加料滴管的下端离瓶底约 5mm 为宜。 （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应。 （3） 反应瓶里的反应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） 本实验酯的干燥用无水碳酸钾，通常只少干燥半个小时以上，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。由于干燥不完全，可能前馏分多些。 八、 教学方法
1、合成乙酸乙酯的反应是典型的可逆平衡反应，本实验应重点分析、总结提高可逆平衡反 (1)为什么使用过量的乙醇？ (2)蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有哪些杂质？如何逐一除去？ (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？ (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？
1、合成乙酸乙酯的反应是典型的可逆平衡反应，本实验应重点分析、总结提高可逆平衡反 应产率的实验方法。 2、组织讨论以下问题： （1） 为什么使用过量的乙醇？ （2） 蒸出的粗乙酸乙酯中主要含有哪些杂质？如何逐一除去？ （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？ （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？