大学化学实验报告-乙酸乙脂的制备

关于乙酸乙酯的制备

摘要：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。

关键词：乙酸 乙醇 浓硫酸 乙酸乙酯

引言：乙酸乙酯又称醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。我们所说的陈酒很好喝，就是因为酒中含有乙酸乙酯。乙酸乙酯具有果香味。因为酒中含有少量乙酸，和乙醇进行反应生成乙酸乙酯。因为这是个可逆反应，所以要具有长时间，才会积累导致陈酒香气的乙酸乙酯。

一、实验原理

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。

温度应控制在110～120℃之间，不宜过高，因为乙醇和乙酸都易挥发。

这是一个可逆反应，生成的乙酸乙酯在同样的条件下又水解成乙酸和乙醇。为了获得较高产率的酯，通常采用增加酸或醇的用量以及不断移去产物中的酯或水的方法来进行。本实验采用回流装置及使用过量的乙醇来增加酯的产率。

反应完成后，没有反应完全的CH3COOH CH3CH2OH及反应中产生的H2O分别用饱和Na2CO3，饱和Cacl2及无水Na2SO4（固体）除去。

二、工艺流程

投料→回流→蒸馏→洗涤→萃取→干燥→精馏→计算产率

三、仪器与试剂

1、仪器：铁架台、圆底烧瓶、（带支管）蒸馏烧瓶、球形冷凝管、直形冷凝管、橡皮管、温度计、分液漏斗、小三角烧瓶、烧杯。

2、试剂：冰醋酸、95%乙醇、饱和Na2CO3溶液、饱和Nacl溶液，固体无水Na2SO4、沸石、饱和Cacl2溶液。

四、实验步骤

1、制备

在50ml圆底烧瓶中加入19ml无水乙醇、12ml冰醋酸和2ml浓硫酸，加入几粒沸石，摇匀后，装上球形冷凝管，在电热套上小火加热，回流30min后停止加热，冷却后，取下球形冷凝管，装上蒸馏头，将仪器改装成普通的整流装置，加热蒸馏，至流出液体体积约为反应物总体积的1/2为止。

2、纯化

馏出液中含有乙酸乙酯及少量乙醇、乙醚、水和醋酸。在摇动下，缓缓的加入饱和碳酸钠溶液约10ml，直至无二氧化碳气体溢出，然后移入分液漏斗中，充分振摇（注意及时放气），静止后，分去下层水相，酯层用10ml饱和食盐水洗涤后，在分别用10ml饱和氯化钙溶液洗涤两次，弃去下层液，酯层自漏洞上口倒入干燥的50ml锥形瓶中，用无水硫酸镁干燥30min。

将干燥过的乙酸乙酯滤入干净的蒸馏瓶中，加入沸石后在电热套上进行蒸馏，收集73-78℃的馏分。

纯乙酸乙酯的沸点为77.06℃，折射率为1.3723。

1 2 3 4

乙醇（ml） 19 19 12 12

乙酸（ml） 12 12 19 12

浓硫酸（ml） 2 2 2 2

反应时间（min） 45 30 30 30

五、实验装置

六、实验结果

乙醇（ml） 19 19 12 12

乙酸（ml） 12 12 19 12

反应时间（min） 45 30 30 30

乙酸乙酯（ml） 11.30 13.03 12.07 9.43

产率（％） 52.87 60.96 60.01 44.12

折光率 1．3702 1．3730 1．3732 1.4647

计算产率 产率＝或产率＝

七、总结

在酸催化法下乙醇、乙酸直接酯化制备乙酸乙酯的方法比较简单易行。但是酯化反应为可逆反应，因此需要寻找更好的设计法案来提高产率。

我们可以用以下措施提高产率：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，可以采用了较长的分馏柱进行分馏。但由于实验室条件有限，实验中没有使用分馏柱，给实验留下不足。

碳酸钠溶液层上方有无色油状液体出现，出现分层且能闻到香味。蒸馏除去乙酸乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度，致其分层析出即油水分离的现象，香味为乙酸乙酯的味道。乙酸乙酯是无色透明液体，低毒性，有甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥发，对空气敏感，能吸水分，使其缓慢水解而呈酸性反应。能与氯仿、乙醇、丙酮和乙醚混溶，溶于水(10%ml/ml)。能溶解某些金属盐类(如氯化锂、氯化钴、氯化锌、氯化铁等)反应。相对密度0.902。熔点-83℃。沸点77℃。折光率1.3719。闪点7.2℃(开杯)。易燃。蒸气能与空气形成爆炸性混合物。半数致死量(大鼠，经口)11.3ml/kg。

乙酸乙酯是性能优良的溶剂、萃取剂和重要的化工原料。在乙酸乙酯生产过程中，由于产品的分离、精制及生产品种的转换，将排放出轻、中、重三种不同组成的废水，这些废水中含有大量具有回收价值的乙酸乙酯。这些废水通常作为低值产品出售，或作为废物烧掉，甚至直接排放造成环境污染。为有效地分离回收废水中的乙酸乙酯，针对为轻、中、重三种组分废水进行了系统的分离回收工艺研究。 根据废水组成的不同及回收产品的要求，对乙酸乙酯轻、中组分废水进行了系统的萃取精馏实验研究。研究结果表明，以水作溶剂来脱除乙酸乙酯、水、乙醇多元混合物中的乙醇十分有效，塔顶馏出物中乙酸乙酯含量高达90%，乙醇含量低于1%，水含量约为10%。通过改变回流比、溶剂比等参数得出乙酸乙酯轻组分废水比较适宜的工艺条件是:操作回流比为0.5～1.0,溶剂比为1.0～1.5：1.0；乙酸乙酯中组分废水比较适宜的工艺条件是:操作回流比为0.5～1.0,溶剂比为0.6～0.8：1.0。对乙酸乙酯重组分废水进行了精馏实验结果表明，乙酸乙酯重组分废水用简单精馏即可有效回收其中的有用组分。 三种组分废水经精馏后，塔顶产物中水的质量含量都约为10%。以硫酸钠为干燥剂，对塔顶产品进行干燥脱水，实验结果表明，1摩尔硫酸钠对乙酸乙酯干燥能结合大约4摩尔结晶水，脱水后的轻，中，重组分符合产品回收方案要求，水含量小于0.4﹪。干燥剂再生实验结果表明，吸水后的硫酸钠在102℃气流干燥下很容易再生，再生时间大约60分钟。 针对工业级应用要求，用ASPEN PLUS流程模拟系统对乙酸乙酯轻、中组分废水回收的关键环节萃取精馏进行了工业级模拟计算和操作参数灵敏度分析，得到了相应的工艺操作参数。模拟计算结果表明，轻、中组分废水萃取精馏塔顶模拟结果与实验结果一致。 通过对乙酸乙酯废水回收分离工艺分析与评价表明，三种废水的回收处理可以采用同一装置完成，回收工艺乙酸乙酯具有良好经济效益和环境效益。

请设计分离乙醇、乙酸、乙酸乙酯混合物的实验方案.

解析: 分离对象是三种互溶的液体混合物,应按分液、萃取、蒸馏方法考虑分离方案.

因三种液体互溶,不能直接用分液方法,考虑到乙酸乙酯不溶于水,乙醇在水中溶解度大于在乙酸乙酯中溶解度,乙酸在乙酸乙酯中溶解度大于在水中溶解度,故加入饱和Na2CO3 溶液萃取剂,就可将其转化为两层上下不互溶的

液体,分离出乙酸乙酯留下的是乙酸钠和乙醇的混合水溶液,因不能再将其分层,采用蒸馏法分出低沸点的乙醇,最后在留下的混合液

中加入浓H2SO4 ,然后再蒸馏分出乙酸.

另外补充一下乙酸乙酯水解对本题无影响,首先水解是微量的,即使水解,产物也不会影响分离效果. CH3COOC2H5+H2O=CH3COOH+C2H5OH(酸的条件下) CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH(碱的条件下)

目的是利用不同的密度来完成萃取。

乙酸乙酯的密度要小于碘水，所以浮在上层，无色，下层碘水则呈现出棕黄色。

将容器倒转静置后，上层是碘的乙酸乙酯溶液。若此时乙酸乙酯中碘的含量较大，则为紫红色，如果含量较小就呈现为黄色。

利用乙酸在乙酸乙酯和水中溶解度不同实现乙酸和水的分离，就是你说的用乙酸乙酯萃取水中的乙酸。在一定温度、压力下，可以用分配比或分配系数来量化萃取能力，即用单位体积乙酸乙酯和单位体积水中乙酸含量来表示，当然前提是充分传质后达到相平衡，对于明确的三元物系，在定温、定压条件下，分配系数应该是定值，它可以通过实验来确定，它也是萃取单元操作的基础数据。实验可以这样操作：首先指定条件，通常是温度和压力，然后给定三元物系中每种物质的量，即确定三元物系组成，就可以确定该条件下分配系数，可以从吉布斯相率得到证明，f=c-p+2，c=3，p=2，所以f=3，意味着独立变量数为3，即温度、压力和物系组成。实验举例：25℃，1atm下，配置25%乙酸溶液20ml，可以加入20ml乙酸乙酯，最好在液液平衡釜中进行，充分搅拌后静置一段时间确保充分分层，分别取上面的酯相和下面的水相进行分析，即可得到两相中乙酸浓度，就可算出分配系数。

通过加热，将生成的乙酸乙酯蒸馏出来，同时蒸出来的还有乙醇和乙酸，在所得物质中加入饱和碳酸钠溶液中，振荡，乙酸和碳酸钠反应，乙醇溶解在了水中，同时乙酸乙酯的溶解度较小，再分液，就得到了相对纯净的乙酸乙酯。