實驗活動9乙醇、乙酸的主要性質【實驗目的】1．通過實驗加深對乙醇、乙酸主要性質的認識。2．初步了解有機化合物的制備方法。3．提高實驗設計能力，體會實驗設計在科學探究中的應用。【實驗用品】1．實驗器材：試管、試管夾、量筒、膠頭滴管、玻璃導管、乳膠管、橡膠塞、鐵架臺、試管架、酒精燈、火柴、碎瓷片。2．實驗試劑：乙醇、乙酸、飽和Na2CO3溶液、濃硫酸、銅絲、澄清石灰水、鎂條。【實驗步驟】1．乙醇的性質實驗操作實驗現象實驗結論(1)向試管中加入少量乙醇，觀察其狀態，聞其氣味—乙醇是具有特殊香味的液體，易揮發(2)點燃乙醇，并在火焰上方罩上一個干燥的燒杯；一段時間后，迅速將燒杯倒轉過來，向其中加入澄清石灰水，振蕩干燥的燒杯內壁有水珠生成；加入澄清石灰水，振蕩，石灰水變渾濁乙醇燃燒生成CO2和H2O(3)在試管中加入少量乙醇，把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰上加熱，使銅絲表面生成一薄層黑色的CuO，立即將其插入盛有乙醇的試管中，這樣反復操作幾次。小心地聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化重復上述操作幾次后，試管中產生了刺激性氣味的液體，銅絲出現紅黑交替的變化乙醇能在加熱、銅作催化劑條件下被氧氣氧化生成乙醛試寫出實驗(2)(3)過程中相關反應的化學方程式：實驗(2)：CH3CH2OH＋3O2eq\o(→,\s\up7(點燃))2CO2＋3H2O。實驗(3)：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO、CuO＋CH3CH2OH→Cu＋CH3CHO＋H2O；總反應方程式：2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O。2．乙酸的性質實驗操作(裝置)實驗現象實驗結論(1)向試管中加入少量乙酸，觀察其狀態，小心地聞其氣味—乙酸是具有強烈刺激性氣味的液體，易揮發(2)①向一支試管中加入少量乙酸，將一小段鎂條放入試管，觀察現象②向一盛有少量碳酸鈉粉末的試管里，加入約3mL乙酸溶液，觀察現象①鎂條表面有氣泡產生②試管里有氣泡生成乙酸具有酸性，且比碳酸強(3)裝有飽和Na2CO3溶液的試管內，有無色透明且有香味的油狀液體生成乙酸與乙醇在有濃硫酸存在并加熱的條件下可以發生反應生成乙酸乙酯和水試寫出實驗(2)(3)過程中相關反應的化學方程式：實驗(2)：①2CH3COOH＋Mg=(CH3COO)2Mg＋H2↑；②2CH3COOH＋Na2CO3=2CH3COONa＋CO2↑＋H2O。實驗(3)：CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O。【問題和討論】1．在乙醇氧化生成乙醛的實驗中，加熱銅絲及將它插入乙醇里的操作為什么要反復進行幾次？提示：將銅絲加熱，可以提高反應速率。“反復操作”的原因是每次生成的乙醛量很少，不易聞到乙醛的氣味，當反復操作若干次后，可以生成較多量的乙醛。2．在制取乙酸乙酯的實驗中，濃硫酸和飽和Na2CO3溶液各起什么作用？在實驗過程中，盛有飽和Na2CO3溶液的試管內發生了哪些變化？請解釋相關現象。提示：濃硫酸的作用：①催化劑——加快反應速率；②吸水劑——提高CH3COOH、CH3CH2OH的轉化率。飽和Na2CO3溶液的作用：①降低乙酸乙酯的溶解度，便于分層，得到酯；②溶解揮發出來的乙醇；③中和揮發出來的乙酸。盛有飽和Na2CO3溶液的液面上有無色透明的油狀液體生成，反應生成了不溶于水的乙酸乙酯。【拓展訓練】1．)在探究乙醇的有關實驗中，得出的結論正確的是()選項實驗步驟及現象實驗結論A在酒精試樣中加入少量CuSO4·5H2O，攪拌，試管底部有藍色晶體酒精試樣中一定含有水B在乙醇燃燒火焰上方罩一干燥的燒杯，內壁有水珠出現，另罩一內壁涂有澄清石灰水的燒杯，內壁出現白色沉淀乙醇由C、H、O三種元素組成C將灼燒后表面變黑的螺旋狀銅絲伸入約50℃乙醇催化氧化反應是放熱反應D在0.01mol金屬鈉中加入過量的乙醇充分反應，收集到標準狀況下氣體112mL乙醇分子中有1個氫原子與氧原子相連，其余與碳原子相連解析：選C。應加入無水CuSO4，若試管底部有藍色晶體，證明酒精中含水，A錯誤；由現象知，乙醇燃燒生成CO2和H2O，可以說明乙醇中含有C和H元素，但不能確定是否含有O元素，B錯誤；由現象“銅絲能保持紅熱一段時間”，可以說明反應為放熱反應，C正確；0.01molNa和過量乙醇生成標準狀況下112mL氫氣，但因為乙醇過量，無法確定就是一個H原子與O原子相連，D錯誤。2．下列實驗能達到預期目的的是()解析：選B。乙醇、乙酸在濃硫酸催化作用下，需要加熱才能生成乙酸乙酯，故A錯誤；銅絲在外焰a處受熱與氧氣反應生成黑色的氧化銅，移到內焰b處時，黑色氧化銅在加熱條件下與乙醇蒸氣反應生成紅色的銅、乙醛和水，故B正確；乙醇和水均與金屬鈉反應生成氫氣，無法檢驗無水乙醇中是否有水，應選用無水硫酸銅檢驗，故C錯誤；碘的沸點高于四氯化碳，蒸餾分離含碘的四氯化碳溶液，最終在蒸餾燒瓶中獲得碘，錐形瓶中可獲得四氯化碳，故D錯誤。3．1-丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在濃硫酸作用下，通過酯化反應制得乙酸丁酯，反應溫度為115～125℃A．該實驗可以選擇水浴加熱B．該反應中，如果乙酸足量，1-丁醇可以完全被消耗C．長玻璃管除平衡氣壓外，還起到冷凝回流的作用D．在反應中1-丁醇分子脫去羥基，乙酸脫去氫原子解析：選C。該實驗的反應溫度為115～125℃，不能用水浴加熱，故A錯誤；1-丁醇和乙酸的酯化反應為可逆反應，即使乙酸過量，1-丁醇也不能完全被消耗，故B錯誤；長玻璃管可以平衡試管內外氣壓，同時可冷凝回流乙酸及1-丁醇，故C正確；據酯化反應原理，1-丁醇分子脫去羥基中氫原子，乙酸分子脫去羧基中的羥基，故D錯誤。4．乙酸乙酯是重要的有機合成中間體，廣泛應用于化學工業。實驗室制取乙酸乙酯的主要步驟如下：①在甲試管(如圖)中加入2mL濃硫酸、3mL乙醇和2mL乙酸的混合溶液；②按圖連接好裝置(裝置氣密性良好)，小火均勻地加熱3～5min；③待試管乙收集到一定量產物后停止加熱，撤出試管并用力振蕩，然后靜置待分層；④分離出乙酸乙酯層、洗滌、干燥。(1)若實驗中用乙酸和含18O的乙醇作用，該反應的化學方程式是_______________________________________________________________；與教材采用的實驗裝置不同，此裝置中采用了球形干燥管，其作用是________________。(2)甲試管中，混合溶液的加入順序為________________________________________________________________。(3)步驟②中需要用小火均勻加熱，其主要原因是________________________。(4)欲將乙試管中的物質分離以得到乙酸乙酯，必須使用的儀器是______________；分離時，乙酸乙酯應該從儀器的______________(填“下口放出”或“上口倒出”)。(5)為了證明濃硫酸在該反應中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學利用上述裝置進行了以下4個實驗。實驗開始先用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min。實驗結束后，充分振蕩乙試管，再測有機層的厚度，實驗記錄如下：實驗編號甲試管中試劑乙試管中試劑有機層的厚度/cmA2mL乙醇、1mL乙酸、3mL18mol·L－1濃硫酸飽和Na2CO3溶液3.0B2mL乙醇、1mL乙酸、3mLH2O0.1C2mL乙醇、1mL乙酸、3mL2mol·L－1稀硫酸0.6D2mL乙醇、1mL乙酸、鹽酸0.6①實驗D的目的是與實驗C作對照，證明H＋對酯化反應具有催化作用。實驗D中應加入鹽酸的體積和濃度分別是________mL和________mol·L－1。②分析實驗________(填字母)的數據，可以推測出濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產率。(6)若現有乙酸90g、乙醇138g發生酯化反應得到88g乙酸乙酯，試計算該反應的產品產率為________。(產率＝eq\f(實際產量,理論產量)×100%)解析：(1)羧酸與醇發生的酯化反應中，羧酸脫去—OH，醇脫去羥基上的H，該反應可逆，反應的化學方程式為CH3COOH＋C2Heq\o\al(18,5)OHeq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3CO18OC2H5＋H2O；球形干燥管容積較大，使乙酸乙酯充分與空氣進行熱交換，起到冷凝的作用，并可防止倒吸。(2)三種試劑加入順序是先加乙醇，再加濃硫酸，最后加乙酸。(3)乙酸、乙醇均有揮發性，步驟②中用小火均勻加熱，可減少反應物的揮發，增大產率。(4)分離有機層和水層采用分液的方法，所以必須使用的儀器為分液漏斗；乙酸乙酯的密度比水的小，所以在碳酸鈉溶液上層，分離時，乙酸乙酯應從分液漏斗的上口倒出。(5)①實驗D與實驗C相對照，探究H＋對酯化反應具有催化作用，則其他變量應相同，實驗C中加入2mL乙醇、1mL乙酸、3mL2mol·L－1H2SO4溶液，要保證溶液體積一致，才能保證乙醇、乙酸的濃度不變，故加入鹽酸的體積為3mL，要使實驗D與實驗C中H＋的濃度相同，鹽酸的濃度應為4mol·L－1。②對照實驗A和C可知，實驗A中加入3mL18mol·L－1濃硫酸，實驗C中加入3mL2mol·L－1稀硫酸，A中生成的乙酸乙酯比C中生成的乙酸乙酯多，說明濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產率。(6)90g乙酸的物質的量為eq\f(90g,60g·mol－1)＝1.5mol，138g乙醇的物質的量為eq\f(138g,46g·mol－1)＝3mol，顯然乙醇過量，理論上生成的乙酸乙酯的物質的量需要按照乙酸的量進行計算，根據反應CH3COOH＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O可知，理論上生成乙酸乙酯的物質