酯化反應實驗中的幾個問題

文章編號：1005－6629(2008)01－0013－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

酯是高中有機化學中的重要主干知識內容，酯化反應實驗也是中學重要的演示實驗和學生實驗之一，酯化反應的化學原理及其實驗內容均是近幾年的高考熱點。深入理解酯化反應實驗操作對學好、用好這部分內容極為重要。下面就酯化反應的演示實驗和學生實驗中應注意的幾個問題談談我們的看法。

1實驗時各反應物加入順序

教材中演示實驗時三種試劑的加入順序是：乙醇(3mL)→濃硫酸(2mL，邊加邊搖動試管)→醋酸(2mL)。學生實驗時試劑的加入順序是：乙醇(2mL)→乙酸(2mL)→濃硫酸(0.5mL)。這兩種順序都是合理的，因為“無水乙醇”中也含有微量的水，若反之操作，將乙醇加入到濃硫酸中，由于濃硫酸的強烈吸水性會放出大量的熱，引起乙醇與濃硫酸混合液的爆沸，輕則致使乙醇大量揮發損失，重則出現混合液體爆沸噴出試管口引發灼傷人的嚴重事故。所以實驗中乙酸加入的順序可提到濃硫酸之前或放到濃硫酸之后，但濃硫酸的加入順序一定不能提到乙醇之前。

2 濃硫酸的作用

濃硫酸在酯化反應過程中的作用有兩個：一是起催化劑作用，因酯化反應在通常情況下的反應速率很慢，就是加熱也很慢，況且加熱的溫度不能過高(不能超出乙醇的沸點溫度78.5℃)。加入硫酸后，很快能使反應達到化學平衡，即能成千上萬倍地加快化學反應速率。但作為催化劑的硫酸用量只需很少(幾滴即可)，且對濃度沒有要求。但實驗中我們加入了較多的濃硫酸(演示實驗2mL，學生實驗0.5mL)，其目的是實現其第二個作用——吸水性，吸收酯化反應過程中生成的水，促進酯化反應的平衡向生成酯的方向移動，使實驗現象更加明顯。正因如此，酯水解反應中不宜加入濃硫酸，而應加入稀硫酸，且量也較少(幾滴即可)。

3酯化反應實驗中的副反應

乙酸、乙醇在與濃硫酸共熱時因溫度不同可發生取代反應和消去反應，當混合溶液處在較低溫度時，乙醇與乙酸發生酯化反應，同時乙醇分子之間還可發生分子間脫水反應生成乙醚；當溫度升高至170℃時，乙醇分子內還可發生脫水反應(消去反應)生成乙烯；若繼續升溫時，濃硫酸還可表現出強氧化性，將乙醇氧化為碳，一氧化碳或二氧化碳，自身還原為二氧化硫，此時實驗發生裝置里的液體由無色變為棕色，最后變為黑色。我們采用下列實驗設計裝置對該實驗進行了探究——按圖1連接好各裝置(夾持固定裝置未畫出)，檢查氣密性后在各試管中加入相應的試劑。實驗開始將B(甲)中的止水夾關閉，當其內的飽和Na2CO3溶液排出三分之二，即處于如圖1B(乙)狀態時，打開止水夾，讓生成的氣體通過其后的各洗氣裝置。實驗觀察到：

圖1檢驗酯化反應過程中可能發生副反應的實驗裝置

開始加熱時實際生成氣體量很少(主要是A中空氣膨脹)，B(甲)中液面緩慢下降，C試管中進入飽和Na2CO3溶液，后面各試管溶液中有氣泡逸出，溶液顏色均無明顯變化；當A中液體沸騰后，產生氣體速率明顯加快，E中溴水慢慢褪色；約5分鐘時，A中液體開始為棕黃，繼而變黑，D中品紅溶液稍后也慢慢褪色，F中產生白色沉淀。在G口連接導氣管用排水集氣法收集氣體，點燃收集氣體時出現輕微的爆鳴聲。由此證實了上述實驗分析是客觀存在的。A中發生的副反應主要是：

所以，做酯化反應實驗時，宜用小火加熱試管里的混合液，以此避免或減少副反應的發生。

4飽和Na2CO3溶液所起作用

飽和Na2CO3溶液所起作用有三個：一是降低冷凝的酯在水中的溶解度。酯難溶于水，在鹽的水溶液中更難溶，且鹽溶液濃度越大酯越難溶。因此用飽和鹽溶液來冷凝乙酯乙酯，更有利于酯與水的分層。二是吸收揮發的乙酸蒸氣，這是選用飽和Na2CO3溶液來冷凝乙酯乙酯的主要原因。三是使揮發的乙醇部分溶解在飽和Na2CO3溶液中，且飽和Na2CO3溶液的弱堿性不會對生成的酯的水解作用產生實質性的影響。

5 反應中為什么不加碎瓷片防爆沸

我們用圖1的裝置做對比實驗表明，若在反應混合物中加入了碎瓷片，產生乙烯氣體的速率顯著加快，嚴重地影響了乙酸乙酯的生成，導致生產出酯的量明顯減少，實驗效果欠佳。通過查找有關資料得知：在乙醇、乙酸、濃硫酸的混合物中，硫酸既可與乙醇作用生成鹽而產生碳正離子，也可與乙酸作用形成鹽酸使羧基上的碳原子帶有更高的正電性，在這些“中間體”物質中，若有碎瓷片(Al2O3)存在，碎瓷片表面上的鋁離子可促進由醇生成的鹽迅速轉化為乙烯，從而抑制了由乙酸產生的鹽與乙醇作用生成乙酸乙酯的過程。所以在做乙酸乙酯的制取實驗中不能加入碎瓷片來防止爆沸，只能通過控制酒精燈的火焰大小來防溶液爆沸。

參考文獻：

[1]曾昭瓊.有機化學(上冊)[M].高等教育出版社，2001.7.267-269.

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