2021-2022学年人教版新教材必修第二册第七章实验活动9乙醇乙酸的主要性质教案

实验活动9乙醇、乙酸的主要性质【实验目的】1．通过实验加深对乙醇、乙酸主要性质的认识。2．初步了解有机化合物的制备方法。3．提高实验设计能力，体会实验设计在科学探究中的应用。【实验用品】1．实验器材：试管、试管夹、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、试管架、酒精灯、火柴、碎瓷片。2．实验试剂：乙醇、乙酸、饱和Na2CO3溶液、浓硫酸、铜丝、澄清石灰水、镁条。【实验步骤】1．乙醇的性质实验操作实验现象实验结论(1)向试管中加入少量乙醇，观察其状态，闻其气味—乙醇是具有特殊香味的液体，易挥发(2)点燃乙醇，并在火焰上方罩上一个干燥的烧杯；一段时间后，迅速将烧杯倒转过来，向其中加入澄清石灰水，振荡干燥的烧杯内壁有水珠生成；加入澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊乙醇燃烧生成CO2和H2O(3)在试管中加入少量乙醇，把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰上加热，使铜丝表面生成一薄层黑色的CuO，立即将其插入盛有乙醇的试管中，这样反复操作几次。小心地闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化重复上述操作几次后，试管中产生了刺激性气味的液体，铜丝出现红黑交替的变化乙醇能在加热、铜作催化剂条件下被氧气氧化生成乙醛试写出实验(2)(3)过程中相关反应的化学方程式：实验(2)：CH3CH2OH＋3O2eq\o(→,\s\up7(点燃))2CO2＋3H2O。实验(3)：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO、CuO＋CH3CH2OH→Cu＋CH3CHO＋H2O；总反应方程式：2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O。2．乙酸的性质实验操作(装置)实验现象实验结论(1)向试管中加入少量乙酸，观察其状态，小心地闻其气味—乙酸是具有强烈刺激性气味的液体，易挥发(2)①向一支试管中加入少量乙酸，将一小段镁条放入试管，观察现象②向一盛有少量碳酸钠粉末的试管里，加入约3mL乙酸溶液，观察现象①镁条表面有气泡产生②试管里有气泡生成乙酸具有酸性，且比碳酸强(3)装有饱和Na2CO3溶液的试管内，有无色透明且有香味的油状液体生成乙酸与乙醇在有浓硫酸存在并加热的条件下可以发生反应生成乙酸乙酯和水试写出实验(2)(3)过程中相关反应的化学方程式：实验(2)：①2CH3COOH＋Mg=(CH3COO)2Mg＋H2↑；②2CH3COOH＋Na2CO3=2CH3COONa＋CO2↑＋H2O。实验(3)：CH3COOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOCH2CH3＋H2O。【问题和讨论】1．在乙醇氧化生成乙醛的实验中，加热铜丝及将它插入乙醇里的操作为什么要反复进行几次？提示：将铜丝加热，可以提高反应速率。“反复操作”的原因是每次生成的乙醛量很少，不易闻到乙醛的气味，当反复操作若干次后，可以生成较多量的乙醛。2．在制取乙酸乙酯的实验中，浓硫酸和饱和Na2CO3溶液各起什么作用？在实验过程中，盛有饱和Na2CO3溶液的试管内发生了哪些变化？请解释相关现象。提示：浓硫酸的作用：①催化剂——加快反应速率；②吸水剂——提高CH3COOH、CH3CH2OH的转化率。饱和Na2CO3溶液的作用：①降低乙酸乙酯的溶解度，便于分层，得到酯；②溶解挥发出来的乙醇；③中和挥发出来的乙酸。盛有饱和Na2CO3溶液的液面上有无色透明的油状液体生成，反应生成了不溶于水的乙酸乙酯。【拓展训练】1．)在探究乙醇的有关实验中，得出的结论正确的是()选项实验步骤及现象实验结论A在酒精试样中加入少量CuSO4·5H2O，搅拌，试管底部有蓝色晶体酒精试样中一定含有水B在乙醇燃烧火焰上方罩一干燥的烧杯，内壁有水珠出现，另罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，内壁出现白色沉淀乙醇由C、H、O三种元素组成C将灼烧后表面变黑的螺旋状铜丝伸入约50℃乙醇催化氧化反应是放热反应D在0.01mol金属钠中加入过量的乙醇充分反应，收集到标准状况下气体112mL乙醇分子中有1个氢原子与氧原子相连，其余与碳原子相连解析：选C。应加入无水CuSO4，若试管底部有蓝色晶体，证明酒精中含水，A错误；由现象知，乙醇燃烧生成CO2和H2O，可以说明乙醇中含有C和H元素，但不能确定是否含有O元素，B错误；由现象“铜丝能保持红热一段时间”，可以说明反应为放热反应，C正确；0.01molNa和过量乙醇生成标准状况下112mL氢气，但因为乙醇过量，无法确定就是一个H原子与O原子相连，D错误。2．下列实验能达到预期目的的是()解析：选B。乙醇、乙酸在浓硫酸催化作用下，需要加热才能生成乙酸乙酯，故A错误；铜丝在外焰a处受热与氧气反应生成黑色的氧化铜，移到内焰b处时，黑色氧化铜在加热条件下与乙醇蒸气反应生成红色的铜、乙醛和水，故B正确；乙醇和水均与金属钠反应生成氢气，无法检验无水乙醇中是否有水，应选用无水硫酸铜检验，故C错误；碘的沸点高于四氯化碳，蒸馏分离含碘的四氯化碳溶液，最终在蒸馏烧瓶中获得碘，锥形瓶中可获得四氯化碳，故D错误。3．1­丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反应制得乙酸丁酯，反应温度为115～125℃A．该实验可以选择水浴加热B．该反应中，如果乙酸足量，1­丁醇可以完全被消耗C．长玻璃管除平衡气压外，还起到冷凝回流的作用D．在反应中1­丁醇分子脱去羟基，乙酸脱去氢原子解析：选C。该实验的反应温度为115～125℃，不能用水浴加热，故A错误；1­丁醇和乙酸的酯化反应为可逆反应，即使乙酸过量，1­丁醇也不能完全被消耗，故B错误；长玻璃管可以平衡试管内外气压，同时可冷凝回流乙酸及1­丁醇，故C正确；据酯化反应原理，1­丁醇分子脱去羟基中氢原子，乙酸分子脱去羧基中的羟基，故D错误。4．乙酸乙酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于化学工业。实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：①在甲试管(如图)中加入2mL浓硫酸、3mL乙醇和2mL乙酸的混合溶液；②按图连接好装置(装置气密性良好)，小火均匀地加热3～5min；③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管并用力振荡，然后静置待分层；④分离出乙酸乙酯层、洗涤、干燥。(1)若实验中用乙酸和含18O的乙醇作用，该反应的化学方程式是_______________________________________________________________；与教材采用的实验装置不同，此装置中采用了球形干燥管，其作用是________________。(2)甲试管中，混合溶液的加入顺序为________________________________________________________________。(3)步骤②中需要用小火均匀加热，其主要原因是________________________。(4)欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯，必须使用的仪器是______________；分离时，乙酸乙酯应该从仪器的______________(填“下口放出”或“上口倒出”)。(5)为了证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用上述装置进行了以下4个实验。实验开始先用酒精灯微热3min，再加热使之微微沸腾3min。实验结束后，充分振荡乙试管，再测有机层的厚度，实验记录如下：实验编号甲试管中试剂乙试管中试剂有机层的厚度/cmA2mL乙醇、1mL乙酸、3mL18mol·L－1浓硫酸饱和Na2CO3溶液3.0B2mL乙醇、1mL乙酸、3mLH2O0.1C2mL乙醇、1mL乙酸、3mL2mol·L－1稀硫酸0.6D2mL乙醇、1mL乙酸、盐酸0.6①实验D的目的是与实验C作对照，证明H＋对酯化反应具有催化作用。实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是________mL和________mol·L－1。②分析实验________(填字母)的数据，可以推测出浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。(6)若现有乙酸90g、乙醇138g发生酯化反应得到88g乙酸乙酯，试计算该反应的产品产率为________。(产率＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%)解析：(1)羧酸与醇发生的酯化反应中，羧酸脱去—OH，醇脱去羟基上的H，该反应可逆，反应的化学方程式为CH3COOH＋C2Heq\o\al(18,5)OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3CO18OC2H5＋H2O；球形干燥管容积较大，使乙酸乙酯充分与空气进行热交换，起到冷凝的作用，并可防止倒吸。(2)三种试剂加入顺序是先加乙醇，再加浓硫酸，最后加乙酸。(3)乙酸、乙醇均有挥发性，步骤②中用小火均匀加热，可减少反应物的挥发，增大产率。(4)分离有机层和水层采用分液的方法，所以必须使用的仪器为分液漏斗；乙酸乙酯的密度比水的小，所以在碳酸钠溶液上层，分离时，乙酸乙酯应从分液漏斗的上口倒出。(5)①实验D与实验C相对照，探究H＋对酯化反应具有催化作用，则其他变量应相同，实验C中加入2mL乙醇、1mL乙酸、3mL2mol·L－1H2SO4溶液，要保证溶液体积一致，才能保证乙醇、乙酸的浓度不变，故加入盐酸的体积为3mL，要使实验D与实验C中H＋的浓度相同，盐酸的浓度应为4mol·L－1。②对照实验A和C可知，实验A中加入3mL18mol·L－1浓硫酸，实验C中加入3mL2mol·L－1稀硫酸，A中生成的乙酸乙酯比C中生成的乙酸乙酯多，说明浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。(6)90g乙酸的物质的量为eq\f(90g,60g·mol－1)＝1.5mol，138g乙醇的物质的量为eq\f(138g,46g·mol－1)＝3mol，显然乙醇过量，理论上生成的乙酸乙酯的物质的量需要按照乙酸的量进行计算，根据反应CH3COOH＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3COOC2H5＋H2O可知，理论上生成乙酸乙酯的物质