乙酸乙酯制备实验的改进
2019-08-13罗莉萍
罗莉萍
(安徽省宁国中学 242399)
一、使用教材
乙酸乙酯的制备实验先后出现在人教版必修二第三章第三节，以及选修五《有机化学基础》第三章第三节中.其中，必修二中侧重介绍乙酸的化学性质，以及乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯的实验装置，而在选修五中的 “思考和交流”栏目里，提出思考问题：“如何提高乙酸乙酯的产率？可以采取的措施？”这显然对学生提出了更高的能力要求：要求学生利用已有的元素化合物知识和化学反应原理中化学平衡的知识来解决实际问题.
在乙酸乙酯的实验室制备中，需要综合考虑实验安全、环境问题、以及如何提高乙酸乙酯的产率等方面的问题.在教学中引导学生设计出能解决上述问题的改进措施或者新的实验方案.这样不仅有利于学生知识与技能的培养，也有助于其分析问题解决问题能力的提高和严密逻辑思维的培养；学会用化学理论来解决实际问题，学以致用，最终有助于提高学生学习化学的兴趣.
二、实验器材
铁架台、酒精灯、圆底烧瓶(25mL)、分水器、冷凝管
三、实验创新点
1.传统实验中的不足
(1)试剂方面：浓硫酸作催化剂时取用不安全，副反应较多(消去反应、醚化反应)，反应时容易发生碳化，生成二氧化硫等有害气体.
(2)仪器方面：大试管作为反应容器，酒精灯加热后反应非常剧烈，利用长导管空气冷凝效果不佳(乙醇的沸点为78.5℃，乙酸乙酯的沸点为77℃，均易挥发)不利于产品的收集；不能明确从实验现象来判断反应是否完成；没有可以通过化学平衡原理使乙酸乙酯产率提高的装置.
2.实验改进设计
实验装置图片展示(如图1).
学生通过第一次分组讨论(主要针对试剂和长导管)确定实验改进装置图片(如图2).
说明：(1)通过查阅资料得出乙醇和乙酸的较适宜配比用量.(2)更换催化剂浓硫酸为稀硫酸不仅使硫酸的用量大大减少，也克服了浓硫酸在使用过程中的安全问题和避免发生副反应.(3)更换反应容器大试管为圆底烧瓶(25mL)，便于扩大受热面积，而且在加热时用石棉网可以使反应不过于剧烈.(4)更换长导管为冷凝器进行冷凝回流，有利于产品的收集.学生认识分水器后利用平衡移动原理再次分组讨论确定的最佳实验装置.(5)在圆底烧瓶和冷凝器之间添加分水器.分水器的使用可以使反应中生成的水不断移出反应器，进而提高乙酸乙酯的产率(平衡移动原理的利用)；而且可以从分水器中水的液面高度的变化与否判定反应是否完成.
四、实验教学目标
1.知识与技能
(1)通过对乙酸乙酯传统制备实验装置和仪器的分析，巩固元素化合物的知识，找到课本实验设计上可能存在的不足，提出改进措施，进而对实验安全和环境的友好有更深层次的认识；
(2)通过对化学平衡移动原理的理解，设计合理方案来提高反应物的转化率；
(3)通过对分水器的认识，了解分水器的使用对化学平衡的影响.
2.过程与方法
分组讨论分析传统的制备试剂和仪器的不足，在提出改进方案的过程中层层推进来培养实验创新的能力，积极地把理论应用于实践，形成科学的学习方法.
3.情感态度价值观
(1)在实验探究中收获实验的乐趣和认识新仪器的喜悦；
(2)在用平衡移动原理解决问题的同时体验对实验改进后的成就感，感受化学学科的魅力，激发学习兴趣.
五、实验教学过程
1.导入
选修五第三章第三节的教学中通过讲授使学生了解到酯类的性质，并且掌握了乙酸与乙醇的酯化反应是可逆的.请学生回忆乙酸乙酯的制备实验.
回忆必修2中传统的实验室制备方案：实验反应原理(书写乙酸和乙醇酯化反应的化学方程式)；实验所用仪器(铁架台、酒精灯、大试管2个、长导管)；实验所用试剂(冰醋酸、无水乙醇、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液).
(学生进行分组讨论，汇报结果后教师进行总结)
2.问题引出
传统的实验中存在哪些问题？如何改进？(可通过观看视频)
学生分组讨论后汇报，教师及时评价并确定试剂和仪器的改进方案.初步确定实验的改进装置.(在这一过程中，教师要积极引导学生从实验所用试剂、实验所用仪器、实验反应原理等方面思考)
3.问题的推进
引导学生思考课本63页的“思考与交流”的问题：“在制取乙酸乙酯的实验中如果要提高乙酸乙酯的产率，你认为应当采取哪些措施？”
提示学生阅读课本的资料卡片，从化学平衡角度思考提出可实施的改进措施.
(这一环节中，教师要与学生共同讨论，改进措施，并积极考虑改进措施的可行性，并发现新问题：如何把生成的水从体系中移出来提高乙酸乙酯的产率？)
4.问题的解决
教师介绍分水器(观看视频)及其工作原理：利用分水器将反应生成的水层上面的有机层不断流回到反应瓶中，将生成的水移出反应器.并且可以从水的液面高度合理判断合适停止加热.
(学生和老师一起动手改进装置，确定最终改进方案.)
