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視頻標簽：第8屆全國中小學實驗
所屬欄目：高中化學說課視頻
視頻課題：【視頻實錄+課件+說課稿】《乙酸乙酯制備實驗的改進設計》第8屆全國中小學實驗教學說課活動 綿陽
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【視頻實錄+課件+說課稿】《乙酸乙酯制備實驗的改進設計》2020年第8屆全國中小學實驗教學說課活動 綿陽中學實驗學校 徐麗
乙酸乙酯制備實驗的改進設計
綿陽中學實驗學校 徐麗
一、 使用教材：人民教育出版社 高一年級 化學必修2
二、 實驗器材：鐵架臺、酒精燈、三腳架、石棉網、蒸餾燒瓶、冷凝管、移液管、試管、試管架、膠頭滴管、自制冷凝器（塑料瓶、長玻璃導管）
三、 實驗創新要點：
(1) 教材中使用濃硫酸做催化劑，由于濃硫酸有脫水性和強氧化性等，易發生較多的副反應，導致產物的產率不高；在改進實驗中，將催化劑濃硫酸改為FeCl3•6H2O，同時加入無水Na2SO4做干燥劑，減少副反應的發生，并且催化劑使用后還可以回收利用。
(2) 教材中使用試管做反應器，由于反應物為液體，并且還要加熱，所以液體易沸騰，可能會使試管的活塞噴出，改為蒸餾燒瓶作反應器可以增大接觸面積，使反應充分進行，同時也可以減小液體噴出的可能性。
(3) 教材中使用的冷凝回流原理為空氣冷凝，效果較差，本想改為用冷凝管冷凝，但該實驗是課堂演示實驗，教室里又沒有流動水，故無法實現用冷凝管冷凝的目的，于是用塑料瓶和長玻璃導管自制了一套可以帶進教室的冷凝回流裝置，在實驗開始前往塑料瓶中裝滿冰水混合物，使揮發出來的氣態物質從中間的長玻璃導管中冷凝回流，經過實驗現象可以證明冷凝回流效果很好，并且該裝置組裝簡單，使用不受地點約束。與此同時，收集裝置改為一只插有移液管的試管，可以利用移液管的特殊結構進行乙酸乙酯的冷凝回流。
四、 實驗原理
乙醇與乙酸在濃硫酸做催化劑的條件下發生酯化反應生成乙酸乙酯，再利用乙酸乙酯的沸點低，將其蒸出到滴有酚酞的飽和碳酸鈉溶液中進行收集；利用乙酸乙酯不溶于水且密度比水小的性質觀察油狀液體的生成。
五、 實驗教學目標
(一) 知識與技能
(1) 帶領同學們重新認識酯化反應的催化劑類型；
(2) 使同學們認識冷凝管的結構。
(二) 過程與方法
(1) 從生活中去發現問題，引導同學們提出合理的猜想；
(2) 通過文獻檢索和實驗驗證去證明猜想；
(3) 再用最后的結論去解釋生活現象。
(三) 情感態度與價值觀
(1) 化學即生活，教會同學們中生活中去發現化學的奇妙；
(2) 同學們在發現問題、分析問題、解決問題的過程中獲得成就感，體會知識就是力量；
(3) 在合作探究中，感受團結就是力量；
(4) 教會同學們獲取知識的方法與途徑。
六、 實驗教學內容
(1) 通過查閱文獻確定可以用FeCl3•6H2O代替濃硫酸做酯化反應的催化劑；
(2) 利用教材提供的裝置做實驗時，通過實驗現象分析該裝置可能出現的問題，主要是反應物受熱易噴出和反應物受熱易揮發的弊端，從而確定要增加冷凝裝置，而傳統的冷凝管在教室里無法使用，所以決定帶領學生一起制作冷凝裝置。
七、 實驗教學過程
【從生活中發現問題】
在人教版必修2中，乙酸乙酯的制備是這樣進行的：在試管中加入3mL乙醇、2mL濃硫酸、2mL醋酸；連接好裝置，用酒精燈加熱，將產生的蒸汽經導管通到飽和碳酸鈉溶液的液面之上，一段時間后可觀察到，在飽和碳酸鈉液面之上有無色透明的油狀液體產生，并可以聞到香味，這種有香味的液體叫乙酸乙酯。其中乙醇和乙酸為反應物，濃硫酸做催化劑和吸水劑； 此時，我馬上為同學們補充了一個生活經驗：做菜時，為了提升菜品的香味，可加入少量料酒和食醋來制得乙酸乙酯，此時，一位同學馬上提出了疑問：做菜時沒有加入濃硫酸做催化劑，為什么很快就能聞到酯的香味呢？
【提出猜想】
針對該同學的疑問，我帶領大家積極討論，最終得出了3種較為合理的猜想，猜想1：乙醇與乙酸的反應不需要使用催化劑反應速率也很快；猜想2：乙醇與乙酸的反應不需要催化劑但溫度很高時反應速率也很快；猜想3：做菜時產生了某種新的催化劑使乙醇與乙酸的反應速率加快。
【驗證猜想】
對于猜想1我們進行了實驗驗證：將3mL乙醇、2mL乙酸置于密封的試管中存放2天后，將混合液倒入飽和碳酸鈉溶液中，未見其分層，證明沒有酯或者只有極少量的酯生成，從而說明猜想1不成立；驗證猜想2的實驗設計為：將3mL乙醇、2mL乙酸的混合液在蒸餾燒瓶中加熱至200℃，冷凝回流10min；再將混合液倒入飽和碳酸鈉溶液中未見其分層，從而說明猜想2不成立；驗證猜想3時，我們從鍋的材質入手，常見的鍋一般為鐵鍋或者是鋁鍋，由此我們猜想某種新的催化劑可能是鐵或鋁的化合物，沿著這個方向，我們進行了文獻檢索，在中國知網上，一篇名為“乙酸乙酯催化體系研究”的論文吸引了我們的主意，打開文章后，我們發現了這樣的片段：目前為止可以用來做酯化反應的催化劑已經有6大類物質；在一一進行閱讀后，我們將目光放在了路易斯酸上，而氯化鋁、溴化鐵剛好可以作為路易斯酸來催化酯化反應；同時，在化學教育期刊中，我們發現了“以FeCl3•6H2O催化合成乙酸乙酯”為教學內容的片段，有了理論基礎后，我們有設計了兩組實驗進行驗證；
表1 探究不同催化劑對酯化反應的催化效果
| 實驗組 | 乙醇 | 乙酸 | 催化劑 | 冷凝回流時間 | 酯層厚度比 |
| 1 | 3mL | 2mL | 濃硫酸 2mL | 5 min | 3:2 |
| 2 | 3mL | 2mL | FeCl3•6H2O 1g |
| 實驗組 | 乙醇 | 乙酸 | 催化劑 | 冷凝回流時間 | 酯層厚度比 |
| 1 | 3mL | 2mL | 濃硫酸2mL | 5 min | 3:2:3 |
| 2 | 3mL | 2mL | FeCl3•6H2O 1g | ||
| 3 | 3mL | 2mL |
FeCl3•6H2O 1g 無水Na2SO4 1g |
| 乙醇 | 乙酸 | FeCl3•6H2O | 無水Na2SO4 | |
| 最佳用量 | 3mL | 2mL | 1g | 1g |
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
