乙酸乙酯制備實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

羅莉萍

(安徽省寧國(guó)中學(xué) 242399)

一、使用教材

乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)先后出現(xiàn)在人教版必修二第三章第三節(jié)，以及選修五《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第三章第三節(jié)中.其中，必修二中側(cè)重介紹乙酸的化學(xué)性質(zhì)，以及乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)裝置，而在選修五中的 “思考和交流”欄目里，提出思考問(wèn)題：“如何提高乙酸乙酯的產(chǎn)率？可以采取的措施？”這顯然對(duì)學(xué)生提出了更高的能力要求：要求學(xué)生利用已有的元素化合物知識(shí)和化學(xué)反應(yīng)原理中化學(xué)平衡的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題.

在乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)室制備中，需要綜合考慮實(shí)驗(yàn)安全、環(huán)境問(wèn)題、以及如何提高乙酸乙酯的產(chǎn)率等方面的問(wèn)題.在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出能解決上述問(wèn)題的改進(jìn)措施或者新的實(shí)驗(yàn)方案.這樣不僅有利于學(xué)生知識(shí)與技能的培養(yǎng)，也有助于其分析問(wèn)題解決問(wèn)題能力的提高和嚴(yán)密邏輯思維的培養(yǎng)；學(xué)會(huì)用化學(xué)理論來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)以致用，最終有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣.

二、實(shí)驗(yàn)器材

鐵架臺(tái)、酒精燈、圓底燒瓶(25mL)、分水器、冷凝管

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

1.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的不足

(1)試劑方面：濃硫酸作催化劑時(shí)取用不安全，副反應(yīng)較多(消去反應(yīng)、醚化反應(yīng))，反應(yīng)時(shí)容易發(fā)生碳化，生成二氧化硫等有害氣體.

(2)儀器方面：大試管作為反應(yīng)容器，酒精燈加熱后反應(yīng)非常劇烈，利用長(zhǎng)導(dǎo)管空氣冷凝效果不佳(乙醇的沸點(diǎn)為78.5℃，乙酸乙酯的沸點(diǎn)為77℃，均易揮發(fā))不利于產(chǎn)品的收集；不能明確從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)判斷反應(yīng)是否完成；沒(méi)有可以通過(guò)化學(xué)平衡原理使乙酸乙酯產(chǎn)率提高的裝置.

2.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)裝置圖片展示(如圖1).

學(xué)生通過(guò)第一次分組討論(主要針對(duì)試劑和長(zhǎng)導(dǎo)管)確定實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置圖片(如圖2).

說(shuō)明：(1)通過(guò)查閱資料得出乙醇和乙酸的較適宜配比用量.(2)更換催化劑濃硫酸為稀硫酸不僅使硫酸的用量大大減少，也克服了濃硫酸在使用過(guò)程中的安全問(wèn)題和避免發(fā)生副反應(yīng).(3)更換反應(yīng)容器大試管為圓底燒瓶(25mL)，便于擴(kuò)大受熱面積，而且在加熱時(shí)用石棉網(wǎng)可以使反應(yīng)不過(guò)于劇烈.(4)更換長(zhǎng)導(dǎo)管為冷凝器進(jìn)行冷凝回流，有利于產(chǎn)品的收集.學(xué)生認(rèn)識(shí)分水器后利用平衡移動(dòng)原理再次分組討論確定的最佳實(shí)驗(yàn)裝置.(5)在圓底燒瓶和冷凝器之間添加分水器.分水器的使用可以使反應(yīng)中生成的水不斷移出反應(yīng)器，進(jìn)而提高乙酸乙酯的產(chǎn)率(平衡移動(dòng)原理的利用)；而且可以從分水器中水的液面高度的變化與否判定反應(yīng)是否完成.

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

(1)通過(guò)對(duì)乙酸乙酯傳統(tǒng)制備實(shí)驗(yàn)裝置和儀器的分析，鞏固元素化合物的知識(shí)，找到課本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上可能存在的不足，提出改進(jìn)措施，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)安全和環(huán)境的友好有更深層次的認(rèn)識(shí)；

(2)通過(guò)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)原理的理解，設(shè)計(jì)合理方案來(lái)提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；

(3)通過(guò)對(duì)分水器的認(rèn)識(shí)，了解分水器的使用對(duì)化學(xué)平衡的影響.

2.過(guò)程與方法

分組討論分析傳統(tǒng)的制備試劑和儀器的不足，在提出改進(jìn)方案的過(guò)程中層層推進(jìn)來(lái)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的能力，積極地把理論應(yīng)用于實(shí)踐，形成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法.

3.情感態(tài)度價(jià)值觀

(1)在實(shí)驗(yàn)探究中收獲實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣和認(rèn)識(shí)新儀器的喜悅；

(2)在用平衡移動(dòng)原理解決問(wèn)題的同時(shí)體驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的成就感，感受化學(xué)學(xué)科的魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

1.導(dǎo)入

選修五第三章第三節(jié)的教學(xué)中通過(guò)講授使學(xué)生了解到酯類(lèi)的性質(zhì)，并且掌握了乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)是可逆的.請(qǐng)學(xué)生回憶乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn).

回憶必修2中傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室制備方案：實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理(書(shū)寫(xiě)乙酸和乙醇酯化反應(yīng)的化學(xué)方程式)；實(shí)驗(yàn)所用儀器(鐵架臺(tái)、酒精燈、大試管2個(gè)、長(zhǎng)導(dǎo)管)；實(shí)驗(yàn)所用試劑(冰醋酸、無(wú)水乙醇、濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液).

(學(xué)生進(jìn)行分組討論，匯報(bào)結(jié)果后教師進(jìn)行總結(jié))

2.問(wèn)題引出

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中存在哪些問(wèn)題？如何改進(jìn)？(可通過(guò)觀看視頻)

學(xué)生分組討論后匯報(bào)，教師及時(shí)評(píng)價(jià)并確定試劑和儀器的改進(jìn)方案.初步確定實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)裝置.(在這一過(guò)程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)所用試劑、實(shí)驗(yàn)所用儀器、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理等方面思考)

3.問(wèn)題的推進(jìn)

引導(dǎo)學(xué)生思考課本63頁(yè)的“思考與交流”的問(wèn)題：“在制取乙酸乙酯的實(shí)驗(yàn)中如果要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采取哪些措施？”

提示學(xué)生閱讀課本的資料卡片，從化學(xué)平衡角度思考提出可實(shí)施的改進(jìn)措施.

(這一環(huán)節(jié)中，教師要與學(xué)生共同討論，改進(jìn)措施，并積極考慮改進(jìn)措施的可行性，并發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題：如何把生成的水從體系中移出來(lái)提高乙酸乙酯的產(chǎn)率？)

4.問(wèn)題的解決

教師介紹分水器(觀看視頻)及其工作原理：利用分水器將反應(yīng)生成的水層上面的有機(jī)層不斷流回到反應(yīng)瓶中，將生成的水移出反應(yīng)器.并且可以從水的液面高度合理判斷合適停止加熱.

(學(xué)生和老師一起動(dòng)手改進(jìn)裝置，確定最終改進(jìn)方案.)

5.板書(shū)設(shè)計(jì)