实验：乙醇与乙酸的酯化

酯化是碳化合物一章里的一个中五实验，显示一种醇与一种羧酸如何反应生成酯。它把先前学过的两个同系列结合起来，并生成一种香甜气味容易辨认的化合物。

本指南列出目的、仪器、编号步骤、应预期的观察，以及实验试卷所看重的科学过程技能。

目的

在浓硫酸存在下，把乙醇与乙酸一起加热以制备一种酯，乙酸乙酯，并由其特征气味鉴定该酯。

仪器与材料

• 沸腾管
• 滴管或胶头滴管
• 量筒
• 一杯作水浴用的热水，以及一杯冷水
• 本生灯、三脚架与石棉网（用于加热水浴）
• 乙醇
• 冰醋酸（浓乙酸）
• 浓硫酸（催化剂）

步骤

1. 量取少量、等体积的乙醇与乙酸入洁净的沸腾管。
2. 小心地向混合物加入几滴浓硫酸，缓慢加酸并轻轻混合。
3. 把沸腾管放入一杯热水（水浴）中，缓慢加热混合物几分钟；不要用火焰直接加热。
4. 观察受热的混合物，把蒸气轻轻朝自己扇，留意产生的任何气味。
5. 加热后，把混合物小心地倒入一杯冷水中。
6. 把冷水上方的蒸气朝自己扇，留意浮在表面的产物的气味。
7. 记录全部观察，包括倒入水中前后的气味。

预期观察

混合物在水浴中受热时，产生一股香甜、果香、宜人的气味，与所用乙酸的刺鼻气味颇为不同。把温热的混合物倒入冷水时，可见一薄层无色、油状的酯浮在水面上，且香甜的果香气味在冷水上方更为清晰，因为它已与酸分开。

这股宜人的气味正是酯已生成的标志。

推断与结论

醇与羧酸在浓硫酸存在下一起反应生成酯和水；这一反应称为酯化。生成的酯，乙酸乙酯，具有所观察到的香甜果香气味，其在水中溶解度低，解释了把混合物倒入冷水时浮起的油层。

浓硫酸既作催化剂又作脱水剂，加快反应并帮助除去水。结论是：醇与羧酸反应生成有香甜气味的酯。

科学过程技能（试卷三风格）

作出推断。 从香甜、果香气味这一观察，推断醇与羧酸反应已生成一种酯。

辨认变量。 若探究检验是否需要浓酸，则操纵变量是是否加入浓硫酸，反应变量是是否生成有香甜气味的酯，固定变量是乙醇与乙酸的体积以及加热方式。

操作性定义。 用操作方式定义成功的酯化：若加热后闻到香甜、果香气味、且把混合物加入冷水时有油层浮起，则反应已生成酯。

沟通。 准确描述气味（香甜果香，不同于刺鼻的酸）与酯层的外观，使读者能判断产物是酯、而不是未反应的酸。

安全须知

• 戴安全护目镜，因为浓硫酸与冰醋酸都极具腐蚀性。
• 缓慢、小心地加入浓硫酸，以免混合物迸溅或突然发热。
• 在热水浴中加热混合物，而不是直接在火焰上加热，因为乙醇与酯都易燃。
• 把气味朝自己扇，而不是直接吸入，以免吸进浓酸蒸气。
• 在通风橱或通风良好处操作冰醋酸，以免吸入它刺鼻的蒸气。

常见错误

• 用火焰直接加热。 明火会点燃易燃的乙醇与酯；始终使用热水浴。
• 浓酸加得太多或太快。 快速加入浓硫酸会使混合物迸溅并突然发热；只缓慢加入几滴。
• 把酸味与酯味混淆。 起始的乙酸是刺鼻的；产物是香甜果香的。倒入冷水以分开酯、使其气味更清晰。
• 不倒入冷水。 略去这一步会使酯仍与酸混在一起、气味被掩盖；倒入冷水才显出浮起的酯。
• 报告颜色变化。 这个反应靠气味与油层来鉴定，而不是靠颜色变化；不要编造一个。

我们的老师如何使用这个实验

在一对一的 SPM化学课堂里，以英文授课、每小时 RM50 起，我们确保学生能说出反应物、浓硫酸的作用，以及酯已生成的证据，香甜的气味与浮起的油层。酯化是 SPM化学 中大家喜爱的题目，因为它把醇、羧酸与酯连起来、并联系到日常的香精与气味，而同样的仔细观察与安全操作技能，也在试卷三实验考试（试卷三为实验考试，评估科学过程技能）中获得看重。