高中化学必修二生成乙酸乙酯的实验探究

2019-09-10彭鑫

科学导报·学术 2019年31期

关键词：实验设计催化剂改进

彭鑫

摘要：生成乙酸乙酯的反应不仅是典型的酯化反应，也是普通高中化学课程标准实验教科书《化学2（必修）》中的基础实验之一。对生成乙酸乙酯的反应进行分析改进，化抽象为具体，使学生更容易理解酯化反应，了解有机实验基本操作。

关键词：改进;实验设计;催化剂;反应

1引言

现在的高中化学教材中，化学教学内容与我们实际生活生产息息相关。因此在教学的过程中，我们不仅要注重向学生传输知识，更要注重培养学生学习化学的兴趣，激发学生学习化学的动机，提高学生思维发展能力、创新发展、实践操作的能力。

2教材中乙酸乙酯合成实验的介绍与探究

2.1教材中乙酸乙酯合成实验的介绍

本实验是在普通高中化学课程标准实验教科书《化学2（必修）》第三章有机化合物第三节生活中两种常见的有机物实验3-4。具体实验过程如下：在一只试管中加入3mL乙醇，然后边振荡试管边加入2mL浓硫酸和2mL乙酸;按图<一>：即教材图3-17，安装好装置，用酒精灯缓慢加热，将产生的蒸汽经导管冷凝通到饱和碳酸钠溶液的液面上，观察现象。

2.2对乙酸乙酯合成實验的探究

2.2.1按照教材实验装置及步骤做实验，存在如下问题：

（1）试管中加入3mL乙醇、2mL浓硫酸和2mL乙酸，共7mL液体为保证实验的安全性，需要大号的试管，但使用大号试管会延长加热时间，使实验现象不能在较短的时间出现，且大试管操作不便，使装置较为复杂。

（2）实验装置仅用两根用乳胶管相连导管作为冷凝部分，反应装置与接收装置相距较短会使产物因冷凝时间不够而造成产量较低。

（3）实验中加入2mL浓硫酸作为催化剂，反应中控制不当易引起反应物乙醇和乙酸发生碳化，易使产物色泽变深，反应后的酸性废弃液不易分离，腐蚀性强。

2.2.2催化剂的探究

通过查阅资料，可知本实验中的反应实质是乙醇与乙酸在氢离子的催化作用下发生酯化反应生成酯和水，因此在理论上能产生氢离子且对反应物无影响的药品都能应用于此反应。通过参阅大量的文献资料，本反应可使用的催化剂包括主要包括NaHSO4，、FeCl3、浓硫酸三种。

3实验改进

3.1装置的改进

本实验的实验原理是乙醇与乙酸在催化剂的作用下发生酯化反应，生成的乙酸乙酯蒸汽在加热的条件下挥发出来，经过冷凝形成液体进入接收器中，若冷凝时间不够，蒸汽未完全冷凝成液体，生成乙酸乙酯量少，实验现象不明显。在两个导管之间连接一根长直导管，增加了生成物到达接收器之前的距离，从而促进了导管内外能量的交换使蒸汽尽可能完全的的冷却成液体，得到更多的产品，实验现象也就更明显。

3.2 催化剂的改进

（1）实验仪器：天平、15mm*120mm、18mm*180mm试管各一只，铁架台（2架），直导管，直角导管，弯角导管，橡胶管（3个），活塞，酒精灯，10mL量筒

（2）实验药品：95%乙醇、FeCl3和冰乙酸

（3）实验步骤：在一只试管中加入3mL乙醇，然后边振荡试管边加入2mL乙酸，振荡均匀后加入0.1g FeCl3，按照改进后的装置图<二>，安装好装置，用酒精灯加热2min，将产生的蒸汽经导管冷凝通到饱和碳酸钠溶液的液面上，观察现象。

（4）催化剂改进后的实验现象：反应剧烈，导管中明显有蒸汽和液体。在饱和碳酸钠溶液的液面上方有透明的油状液体产生，并有香味，现象明显。

3.3反应后向生成物中加入石蕊试液后混合物的颜色变化

3.3.1加入石蕊试液的原因

向反应后的产物中加入石蕊试液，观察试管中液体颜的色变化，既可以增加实验的趣味性，又可以使学生形象直观的理解饱和碳酸钠溶液的作用。

本实验中选择石蕊试液而不选择酚酞试液是因为反应后加入酚酞试液，液体均为红色，振荡后颜色变浅，前后对比不够明显。

3.3.2实验过程

反应完成后，沿试管壁缓慢加入2滴石蕊试液，其颜色变化主要分为四个阶段：

（1）未振荡时，在有机层下部出现红色。如图<二>