【知识点详解】
1. 分水器的使用:在化学实验中,分水器的主要作用是分离化学反应中生成的水,因为水可能会影响反应进程或阻止反应进行。例如,在制备乙酸正丁酯的过程中,生成的水分会被通过与水共沸的溶剂回流带出,以确保反应能持续进行。
2. 酯化反应:酯化反应是一种特殊的取代反应,通常在浓硫酸的催化下,醇和羧酸反应生成酯和水。在这个例子中,CH3COOH(乙酸)与CH3CH2CH2CH2OH(正丁醇)反应生成CH3COOCH2CH2CH2CH3(乙酸正丁酯)和H2O。分水器的使用是为了分离出生成的水,以促进平衡向生成更多酯的方向移动,从而提高产率。
3. 反应结束的判断:当分水器中的水位高度基本保持不变,或冷凝管中不再有液体滴下时,表明酯化反应已接近结束,因为反应生成的水已被有效地分离出来。
4. 实验装置的选择:制备苯甲酸乙酯的实验中,使用了与制备乙酸乙酯不同的装置,原因是苯甲酸乙酯的沸点(212.6℃)高于乙醇(78.5℃),如果使用相同装置,乙醇会大量挥发,降低反应物的利用率和实验效率。
5. 实验操作:
- 试剂添加顺序:在制备乙酸乙酯的实验中,应先在容器中加入乙醇,然后慢慢加入浓硫酸,以防止浓硫酸溶解时放热导致液体飞溅。乙酸应在冷却后添加,以避免剧烈反应。
- 浓硫酸的作用:作为催化剂加速反应,同时作为吸水剂吸收生成的水,促进平衡向生成酯的方向移动。
- 离子反应方程式:在用饱和碳酸钠处理反应后的混合物时,碳酸钠会中和酸性物质,对应的离子反应方程式可能是CH3COOH + CO32- → CH3COO- + HCO3-。
6. 产品提纯:
- 分液过程:苯甲酸乙酯的密度大于水,所以在分液漏斗中,它会位于水层下方,因此有机层应从下口放出。
- 产率计算:根据提供的数据,可以计算出苯甲酸乙酯的实际产率,这涉及到对原料质量的转换和最终产品的测量。
- 白烟产生的原因:如果加入的Na2CO3溶液不足,蒸馏时可能会有未中和的酸存在,酸与碱性物质反应时会形成烟雾,即白烟。
7. 实验安全:在实验过程中,要注意添加试剂的顺序和方法,以及在处理有害或刺激性物质时的安全措施,如佩戴防护眼镜和手套,确保良好的通风条件。
这些知识点涵盖了化学实验的基本操作、反应原理、物质性质和提纯方法,是高中化学复习的重要内容,对于理解化学反应和实验室技术至关重要。