乙酸正丁酯的制备

PAGEPAGE4实验六乙酸正丁酯的制备及折光率测定（06，11，11）一实验目的认识酯化反应原理，掌握乙酸正丁酯的制备方法。掌握共沸蒸馏分水法的原理和分水器（油水分离器）的使用。学习有机物折光率的测定方法二实验原理酸与醇反应制备酯，是一类典型的可逆反应：为提高产品收率，一般采用以下措施：1．使某一反应物过量；2．在反应中移走某一产物（蒸出产物或水）；3．使用特殊催化剂用酸与醇直接制备酯，在实验室中有三种方法。第一种是共沸蒸馏分水法，生成的酯和水以沸臃物的形式蒸出来，冷凝后通过分水器分出水，油层回到反应器中。第二种是提取酯化法，加入溶剂，使反应物、生成的酯溶于溶剂中，和水层分开。第三种是直接回流法，一种反应物过量，直接回流。制备乙酸正丁配用共沸蒸馏分水法较好。为了将反应物中生成的水除去，利用酯、酸和水形成二元或三元恒沸物，采取共沸蒸馏分水法。使生成的酯和水以共沸物形式逸出，冷凝后通过分水器分出水层，油层则回到反应器中。三实验内容1．乙酸正丁酯粗品的制备；2．乙酸正丁酯的精制；3．乙酸正丁酯折光率的测定。四、物理常数化合物

名称

分子量

性状比重

(d)熔点

(℃)沸点

(℃)折光率(ｎ)溶解度水乙醇乙醚正丁醇74.32液体0.810－89.8118.01.39919∞∞冰醋酸60.05液体1.04916.6118.11.3715∞∞

∞乙酸正丁酯116.16液0.882－73.5126.11.39510.7∞∞1-丁烯56.12气体0.5951-185.4-6.31.3931ivsvs正丁醚130.23lq0.7689-95.31421.3992﹤0.05∞∞五、实验步骤在干燥的50mL圆底烧瓶中，装入11.5mL正丁醇和7.2mL冰醋酸，再加入3-4滴浓硫酸。混合均匀，投入沸石，然后安装分水器及回流冷凝管，并在分水器中预先加水略低于支管口，记下预先所加水的体积。在石棉网上加热回流，反应过程中生成的回流液滴逐渐进入分水器，控制分水器中水层液面在原来的高度，不致于使水溢入圆底烧瓶内。约40min后不再有水生成，表示反应完毕。停止加热。冷却后卸下回流冷凝管，将分水器中液体倒入分液漏斗，分出水层，酯层仍然留在分液漏斗中。量取分出水的总体积，减去预加入的水的体积，即为反应生成的水量。把圆底烧瓶中的反应液倒入分液漏斗中，与分水器中分出的酯层合并。分别用10mL水、10mL10％碳酸钠液、10mL水洗涤反应液，用10mL10％的碳酸钠洗涤，检验是否仍呈酸性（如仍呈酸性怎么办？），分去水层。将酯层再用10mL水洗涤一次，分去水层。将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙酸正丁酯倾入干燥的30mL蒸馏烧瓶中（注意不要把硫酸镁倒进去！）加入1-2粒沸石，安装好蒸馏装置，在石棉网上加热蒸馏。收集124-126℃的馏分。产品称重后测定折射率。前后馏分倒入指定的回收瓶中。六、实验注意事项1、冰醋酸在低温时凝结成冰状固体（熔点16.6℃2、在加入反应物之前，仪器必须干燥。（为什么？）3、浓硫酸起催化剂作用，只需少量即可。也可用固体超强酸作催化剂。4、当酯化反应进行到一定程度时，可连续蒸出乙酸正丁酯，正丁醇和水的三元共沸物（恒沸点90.7℃），其回流液组成为：上层三者分别为86％、11％、3％，下层为19％、2％、975、本实验中不能用无水氯化钙为干燥剂，因为它与产品能形成络合物而影响产率。6、根据分出的总水量（注意扣去预先加到分水器的水量），可以粗略的估计酯化反应完成的纯度。7、产物的纯度也可用气相色谱检查。用邻苯二甲酸二壬酯为固定液。柱温和检测温度阿贝折光仪的工作原理就是基于光的折射现象和临界角的基本原理设计而成的。在一定的外界(如温度、压力等)条件下，波长一定的单色光从介质A斜射入介质B时，要发生折射现象(如图1)。根据折射定律，其入射角α与折射角β的正弦之比是一个常数，并且与这两个介质的折光率nA(介质A)、nB(介质B)成反比。即：图1光的折射现象图2测定折光率时目镜中常见的图象由于被测液体的折光率(nA)比棱镜的折光率(nB)小，故光线由被测液体射人棱镜时，要发生折射，其入射角α必定大于折射角β。入射角增大时，折射角也必然相应增大。当入射角α0为90°时sinα0＝1，这时折射角达到最大值，称为临界角(以β0表示)。显然，在临界角以内的区域都有光线通过，是明亮的，在临界角以外的区域没有光线通过，是暗的。在临界角上正好是“半明半暗”〔图2)。目镜上有一个十字交叉线，若十字交叉线与明暗分界线里合，就表示光线由被测液体进入棱镜时的入射角正好为90。。根据折射定律可得：棱镜曲折光率nB是常数，各种液体的折光率不同，临界角也不同，要调节光线的入射角始终为90”(即明暗分界线对准十字交叉线中心)，只要改变临界角就可达到目的。通过测定临界角的相对位置，经过换算就可以找出液体的折光率，阿贝折光仪的刻度是经过换算后的折光率的读数，故可直接读出折光率。图3阿贝(Abbe)折光仪图4折光仪在临界角时的目镜视野阿贝(Abbe)折光仪的结构如图3所示。它的主要组成部分是两块直角棱镜组成的棱镜组，上面一块是表面光滑的测量棱镜，下面一块是表面磨砂的可以开启的辅助棱镜。左面的镜筒是读数镜筒，内有刻度盎，其上面有两行数值。右边一行是折射率数值(1．3000一1．7000)，左边一行是工业上测量溶液浓度的标度(o一95％)。右面的镜筒是测量目镜、用来观察折光情况。筒内装有消色散棱镜。光线由反射镜射入辅助棱镜，发生漫射，以不同入射角射人液层，然后再射到测量棱镜的表面上。此时一部分光线经折射后进入测量目镜，另一部分光线则发生全反射。调节螺旋，以使测量目镜中的视野如图4所示。实验步骤：校正：1．将阿贝折光仪置于普通白炽灯前或靠近窗户的桌子上。但不要放在直射的阳光下。用擦镜纸藤少量丙酮或95％乙醇小心擦洗棱镜，以免留有其它物质影响测定精确度。丙酮或乙醇清洗后，待干后再测其它物质。2．用橡胶管将棱镜金属匣上恒温器接头与恒温水浴相连，调节所需温度通常为20或25℃。本实验在室温下测定，不用恒温水浴调节温度。3．以蒸馏水作标准样品，进行仪品校正，旦少许蒸馏水于磨砂面棱镜上，锁紧棱镜。4．调节反光镜使目镜内视场明亮，转动棱镜调节旋钮直到镜内观察到有界线或出现彩色光带。若出现彩色光带，则转动棱镜微调旋钮(又称消色散手轮)，使视野中除黑白两色外无其它颜色(将自然光消除色散成单色光源)，明咱界线清晰．再转动棱镜调节旋钮使明暗分界线恰巧通过“十”字的交叉点(表示光线由液体进入棱镜时的入射角正好是90°5．调整小反射镜使刻度读数明亮，记录读数和温度，重复两次测得纯水的平均折光率，与纯水的标准值(1．3330)比较，求得折光仪的校正值。校正值一般应很小，若数值太大时，整个仪器必须重新调校。样品折光率的测定1．用探镜纸试干蒸馏水，恒温后，将试样1—2滴均匀地滴在磨砂面棱镜上，关紧棱镜。2．调节反光镜使目镜内现场明亮，转动棱镜调节旋钮或消色散手轮，使视野明暗界线恰巧通过“十”字交叉点。记录读数与温度，重复2—3．样品物质的折光率＝样品折光率实验读数值一折光仪的校正值。注解与实验指导1．对于纯净的液体，折光率的测定可精确到1％，通常用4位有效数字进行记录。2．阿贝折光仪的量程为1.3000~1.7000，精密度为±0.0001。测量温度应控制在±0.3，阿贝折射仪中的读数不是临界角的度数，而是已计算好的折射率，故可直接读出。由于仪器上有消色散棱镜装置，所以可直接使用白光作光源，所测得的数值与用钠光灯D所测得的结果相同。4．阿贝折光仪的关键部位是棱镜，必须注意保护。滴加液体时，滴管的末端切不可触及棱镜，擦洗棱镜时要单向擦，不要来回擦，以免在镜面上造成痕迹。在使用一个时期后需用中性乙醇和乙酸或二甲苯清洗棱镜一次，以除去棱镜上的油污。凡强酸、强碱或具有腐蚀性的盐类溶液切勿用本仪器测定。5．校正读数方法除用蒸馏水外，也可用标准玻璃块校对。将标准玻璃块光滑面上加1滴溴代萘，贴于折射棱镜的光滑面上，标准玻璃块光滑的一端应向上，以接受光线，当读数镜内指尔标准玻璃块上刻明的折光率时，再观察视场明暗分界线是否在“十”交叉线中间，若有偏差则用方孔调节板手转动示值调节螺钉，使明暗界线调至“十6．如果测定易挥发性液体，滴加样品时可由棱镜侧面的小孔