一、实验目的

1.熟悉和掌握酯化反应的基本原理和制备方法。

2.掌握可逆反应提高产率的措施。

3.掌握蒸馏、液体洗涤、分离和干燥的操作方法。

二、实验原理

在少量酸（H2SO4或HCl）催化下，羧酸和醇反应生成酯，这个反应叫做酯化反应(Esterification)。该反应通过加成-消去过程。质子活化的羰基被亲核的醇进攻发生加成，在酸作用下脱水成酯。该反应为可逆反应，为了完成反应一般采用大量过量的反应试剂（根据反应物的价格，过量酸或过量醇）。有时可以加入与水恒沸的物质不断从反应体系中带出水移动平衡（即减小产物的浓度）。在实验室中也可以采用分水器来完成。

酯化反应的可能历程为：

乙酸乙酯的合成方法很多，例如：可由乙酸或其衍生物与乙醇反应制取，也可由乙酸钠与卤乙烷反应来合成等。其中最常用的方法是在酸催化下由乙酸和乙醇直接酯化法。常用浓硫酸、氯化氢、对甲苯磺酸或强酸性阳离子交换树脂等作催化剂。本实验用浓硫酸作催化剂，其反应为：

酯化反应为可逆反应，提高产率的措施为：一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。但是，酯和水或乙醇的共沸物沸点与乙醇接近，为了能蒸出生成的酯和水，又尽量使乙醇少蒸出来，本实验采用了较长的分馏柱进行分馏。

三、仪器和药品

仪器：滴液漏斗、三口烧瓶、圆底烧瓶、温度计、刺形分馏柱、蒸馏头、直形冷凝管、接引管、锥形瓶等。

药品：冰醋酸、95％乙醇、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、饱和氯化钠溶液、饱和氯化钙溶液、 无水碳酸钾等。

四、实验装置图

五、实验步骤

1、反应

在100mL三口烧瓶中放入3mL乙醇，然后一边摇动，一边慢慢加入3mL浓硫酸，向烧瓶中加入几粒沸石。配制20mL乙醇和14.3mL冰醋酸的混合溶液倒入滴液漏斗中。

在三口烧瓶的一侧口装配一滴液漏斗，滴液漏斗的下端伸到三口烧瓶内离瓶底约5mm处，另一侧口固定一个温度计，温度计水银球必须浸入液面以下，中口装配一分馏柱、蒸馏头、温度计及直型冷凝管。冷凝管的末端连接接引管及锥形瓶，锥形瓶用冰水浴冷却。

加热三口烧瓶，使反应体系温度约为120°C左右。然后把滴液漏斗中的混合溶液慢慢滴加到三口烧瓶中。调节加料的速度，使与酯蒸出的速度大致相等。加热约90min。这时保持反应物温度120~125°C。滴加完毕后，继续加热约10min，直到不再有液体流出为止。

2、纯化 

反应完毕后，将饱和碳酸钠很缓慢地加入馏出液中，直到无二氧化碳气体逸出为止。饱和碳酸钠溶液要小量分批地加入，并要不断地摇动接收器。把混合液倒入分液漏斗中，静置，放出下面的水层。用pH试纸检测酯层。如果酯层仍显酸性，再用饱和碳酸钠溶液洗涤，直到酯层不显酸性为止。用等体积的饱和食盐水洗涤，再用等体积的饱和氯化钙溶液洗涤两次。放出下层废液。从分液漏斗上口将乙酸乙酯倒入干燥的小锥形瓶内，加入约2.0g无水碳酸钾干燥。放置约30min，在此期间要间歇震荡锥形瓶。 

把干燥的粗乙酸乙酯转入50mL烧瓶中。装配蒸馏装置，加热蒸馏，收集74~80°C的馏分。 

产物产量：14.5~16.5g。

注意事项

1、本实验一方面加入过量乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出产物，促进平衡向生成酯的方向移动。乙酸乙酯和水、乙醇形成二元或三元共沸混合物，共沸点都比原料的沸点低，故可在反应过程中不断将其蒸出。这些共沸物的组成和沸点如下： 

（1）乙酸乙酯91.9%，水8.1%                           70.4°C

（2）乙酸乙酯69.0%，乙醇31.0%                      71.8°C

（3）乙酸乙酯82.6%，乙醇8.4%，水9.0%        70.2°C

最低共沸物是三元共沸物，其共沸点为70.2°C，二元共沸物的共沸点为70.4°C和71.8°C，三者很接近。蒸出来的可能是二元组成和三元组成的混合物。加过量48%的乙醇，一方面使乙酸转化率提高，另一方面可使产物乙酸乙酯大部分蒸出或全部蒸出反应体系，进一步促进乙酸的转化，即在保证产物以共沸物蒸出时，反应瓶中，仍然是乙醇过量。

2、加浓硫酸时，必须慢慢加入并充分振荡烧瓶，使其与乙醇均匀混合，以免在加热时因局部酸过浓引起有机物碳化等副反应。

3、加料滴管和温度计必须插入反应混合液中，加料滴管的下端离瓶底约5mm为宜。

4、本实验的关键问题是控制酯化反应的温度和滴加速度。控制反应温度在120°C左右。温度过低，酯化反应不完全；温度过高（＞140°C），易发生醇脱水和氧化等副反应。要正确控制滴加速度，滴加速度过快，会使大量乙醇来不及发生反应而被蒸出，同时也造成反应混合物温度下降，导致反应速度减慢，从而影响产率；滴加速度过慢，又会浪费时间，影响实验进程。

5、反应瓶里的反应温度可用滴加速度来控制。温度接近125°C，适当加快滴加速度；温度落到接近110°C，可减小滴加速度；落到110°C停止滴加；待温度升到110°C以上时，再滴加。

6、酯层用饱和Na2CO3溶液洗涤过后，不可直接用CaCl2溶液洗涤，要先用饱和NaCl溶液洗涤。

7、本实验乙酸乙酯必须彻底干燥。乙酸乙酯与水和醇分别生成二元共沸物，若三者共存则生成三元共沸物。因此，酯层中的乙醇和水除不净时，会形成低沸点共沸物，而影响酯的产率。