酯化反应中几个问题的讨论

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酯化反应中几个问题的讨论

作者：朱庆斌

来源：《中学化学》2015年第02期

一、反应物的混合顺序及用量

教材中演示实验时试剂的加入顺序是：乙醇（3 mL）→浓硫酸（2 mL，边加边摇动试管）→醋酸（2 mL）；学生实验时试剂的加入顺序是：乙醇（2 mL）→乙酸（2 mL）→浓硫酸（0.5 mL）。显然，这两种顺序是合理的，但存在着以下两点疑问：

1.为什么是这两种顺序而不是其他？

有资料说“因为无水乙醇中也含有微量的水，若反之操作，将乙醇加入到浓硫酸中，由于浓硫酸的强烈吸水性会放出大量的热，引起乙醇与浓硫酸混合液的暴沸，轻则致使乙醇大量挥发损失，重则出现混合液体暴沸喷出试管口引发灼伤人的严重事故。所以实验中乙酸加入的顺序可提到浓硫酸之前或放到浓硫酸之后，但浓硫酸的加入顺序一定不能提到乙醇之前。”。这种说法似乎有些道理。但笔者对此持怀疑态度，毕竟无水乙醇中水非常少。可能的原因会不会是乙醇与浓硫酸形成醇合物（类似浓硫酸与水之间形成水合物）而放热？因为乙醇分子与水分子一样含有羟基；另外，乙醇发生分子内消去反应时，温度为170℃，此时早已超过乙醇的沸点，但大部分乙醇还是“留”在反应容器中，这是否可以说明乙醇与浓硫酸之间确实存在着某种作用？当然，不管是什么原因，实验事实是乙醇与浓硫酸混合时，若将乙醇加入浓硫酸中，振荡或摇动试管时，因为有大量热量放出，且乙醇密度小于浓硫酸，可能会使液体飞溅。那么，能否采取乙酸→浓硫酸→乙醇的加入顺序呢？实验表明，此种混合顺序对产量影响不大，但实验产物明显偏淡黄色，故演示实验不宜采取这种混合顺序。

2.反应物用量比为何是3∶2∶2？

为了提高产率，往往采用一种反应物过量的方法。资料表明，醇酸比达到1∶1.5或

1.5∶1时，产率较高，继续增大比例，酯的产量增加不大，因此采用1∶1.5或1.5∶1的醇酸比对降低实验成本较为有利。中学实验中采用乙醇过量的配比是考虑乙醇成本较小，而工业上采取乙酸过量的配比，是考虑到产品后期处理工艺的难易。当乙醇过量时，馏出液中除酯外还有大量的乙醇，因酯、水、醇三者之间能形成二元及三元共沸物，所以很难用蒸馏的方法分离；而当乙酸过量时，粗产品中残留的酸与酯的沸点相差较大，可通过蒸馏方法将其分离。至于浓硫酸用量，作为催化剂，只需少量即可。学生实验中浓硫酸用量为0.5 mL，用胶头滴管慢慢滴加10滴即可，有效地减少了反应物混合时可能发生的危险。但酯化反应中的浓硫酸还有吸水作用，且当浓硫酸用量与乙酸的量相当时，产率较高，再加过量的浓硫酸会出现碳化现象，反而影响产物的产量。故反应物用量比为3∶2∶2。

二、加热方式的选择