酢酸エチルの精製で。。。

質問

酢酸エチルの合成と精製の実験をやりました。酢酸エチルを合成した後、蒸留によって酢酸エチルと未反応のエチルアルコールを未反応の酢酸、硫酸、水から留出しました。留出液には、酢酸エチルと未反応のエチルアルコールのほかに少量の酢酸が含まれているので、留出液に炭酸ナトリウム飽和水溶液を加えてから分液ロートに入れました。
(1)授業で使った実験のプリントに「留出液には硫酸は含まれない」と書いてあったのですが、本当ですか？
(2)分液ロートの水層の水は、どこから来た水ですか？炭酸ナトリウム飽和水溶液の水と酢酸との中和によってできた水ですか？
(3)授業で使った実験プリントには、「エチルアルコールは水溶性なので、ほとんどのエチルアルコールは水に溶解し、分液ロート中で水層　(下層)に移動して、酢酸エチル(上層)と分離する」と書いてあるのですが、得られた上層液には、「水と少量のエチルアルコールも含まれる」とも書いてあります。水は水層を分液ロートから出した時にわずかに残ってしまったかもしれない水ですか？エチルアルコールは水に溶けきらなかったエチルアルコールですか？
(4)この後、得られた上層液中の水分を取り除くために、無水塩化カルシウムを加えてよく振り、沸騰石を入れて、再び蒸留します。実験のプリントには「これにより得られた最終留出物にはエチルアルコールと水は含まれていないはずである。」と書いてあります。エチルアルコールはどこへ行ったのですか？エチルアルコールと先に加えた炭酸ナトリウム飽和水溶液は何か関係はありますか？

回答No.3

noname#62864

(2)に関する補足です。
細かいことを述べるならば、水とエタノールは共沸しますので、ご質問の条件による蒸留で完全に分離することはできません。
なお、水層の量が増えたということに関しては、上記の原因ではなく、流出液に含まれていた酢酸やエタノールなどが水層に溶け込んだために量が増えたということでしょう。酢酸エチルもわずかながら水に溶けますしね。つまり、体積が増えた分は、主として酢酸やエタノールによるものでしょう。

補足

共沸という言葉でピンときました。そう言えば実験のプリントにちらっと「エチルアルコールと酢酸エチルの混合物は、重量比率が３１：６９のとき共沸し、共沸温度は７２℃である」とだけ書いてありました。わざわざそれだけ書いてあるということは、『最初の蒸留で酢酸エチルと未反応のエタノールを留出できたのは、この共沸が大きく関係している』ということが言いたいんですよね？☆　　そしてここで、w-palaceさんのおっしゃるように、水もエタノールと共沸するので留出液には水も含まれてしまう(蒸留で完全に分離することは不可能)ということですね？
ちなみに、思ったのですが、炭酸ナトリウム飽和水溶液中の水を含む水層にエタノールが溶け込むということで、エタノールと炭酸ナトリウム飽和水溶液は関係あるにはありますね。

回答No.2

noname#160321

(4)に関して、塩化カルシウムは酢酸エチルと反応しますので、あまり長い間置いておかないことが必要です。（大先輩が知らないでひどい目に合いました）
エタノールも塩化カルシウムに吸着されます。

お礼

参考になりました。有難うございました。

補足

塩化カルシウムは酢酸エチルと反応してしまうんですか。気をつけなきゃですね。
エタノールが塩化カルシウムに吸着されることと、ＣaＣl2.６Ｃ2Ｈ5ＯＨという分子化合物はなにか関係はありますか？

回答No.1

noname#62864

(1)本当です。硫酸は不揮発性です。
(2)エステルが生じたとすれば、それと同じ物質量の水が生じます。反応式を書けばわかるはずです。しかし、そもそも炭酸ナトリウム飽和水溶液を加えたんでしょう？そこに大量の水が含まれているはずですね。
(3)エタノールは確かに水に溶けますが、それと同時に酢酸エチルにもよく溶けますので、酢酸エチルの側にもエタノールは入ってきます。残った水は関係ないと言って良いでしょう。
(4)塩化カルシウムはアルコールをも吸着します。そのために蒸留の際に出てこないと言うことでしょう。炭酸ナトリウム水溶液とエタノールは無関係です。

お礼

回答への補足に対する回答を待っていたので、お礼遅れてしまいました。ごめんなさい。でも、無事に解決することができました。ありがとうございました。

補足

(2)に関して、確かにエステルが生じれば水が生じますが、その水は酢酸エチルを合成した後に行った蒸留によって、分けられたのではないですか？でも確かに、授業で使ったプリントに、留出液には未反応のエタノールと反応物の酢酸エチルと少量の酢酸が含まれると書いてあったのですが、沸点が１１８℃もある酢酸が留出液に含まれているくらいなら、当然水も留出液に含まれていたっておかしくないですよね。実験で加えた炭酸ナトリウム飽和水溶液は2mlだったのに、分液ロートで酢酸エチルと分かれた水層に水が結構あったので、少し疑問に思ってしまいました。