全国职业院校技能大赛GZ022化学实验技术（高职组）赛题三模块一：乙酸乙酯的合成 健康和安全请分析本模块是否涉及健康和安全问题，如有，请写出相应预防措施。 环境保护请问本模块在产品合成中，是否会产生环境问题？如有，请写出相关环境保护措施。 基本原理乙酸乙酯是乙醇与乙酸在一定条件下，发生酯化反应而生成。乙酸的含量以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液进行定量测定。 目标l 标定氢氧化钠标准滴定溶液浓度。l 测定原料乙酸的含量。l 根据流程合成产品-乙酸乙酯。完成工作的总时间是180分钟，由原料乙酸含量测定和乙酸乙酯产品合成两个任务组成，教师和学生分别完成其中一个任务。1仪器设备、试剂清单主要设备电热套（98-II-B，100 mL，磁力搅拌，可调温）升降台带十字夹的铁架台电子天平（精度0.01 g、0.0001 g）通风设备气流烘干器（30孔，不锈钢）电炉玻璃器皿单口烧瓶（100 mL/24#，磨口）三口烧瓶（100 mL/24#，磨口）分液漏斗（125 mL，聚四氟乙烯旋塞）恒压长颈滴液漏斗（60 mL/24#，磨口）直形冷凝管（200 mm/24#，磨口）球形冷凝管（200 mm/24#，磨口）分水器（24#，磨口）刺形分馏柱（200 mm/24#，磨口）蒸馏头（24#，磨口）真空尾接管（24#，双磨口）玻璃塞（24#，磨口）玻璃漏斗（40 mm）锥形瓶（50 mL/24#、100 mL/24#，磨口）容量瓶（50mL、100mL、250 mL）滴定管（聚四氟乙烯塞，50 mL）单标线吸量管（10 mL、25 mL）锥形瓶（250 mL或300 mL）具塞锥形瓶（250 mL或300 mL）量筒烧杯药品试剂无水乙醇乙酸浓硫酸环己烷无水碳酸钠氯化钠无水氯化钙无水硫酸镁邻苯二甲酸氢钾（基准试剂）氢氧化钠标准滴定溶液酚酞指示液祛二氧化碳水2.溶液准备根据现场提供的试剂，按实际需求配制洗涤溶液（碳酸钠溶液、氯化钠溶液、氯化钙溶液），相关物理常数详见附表1，体积均为50 mL。3.乙酸含量测定（1）0.5 molL-1氢氧化钠标准溶液标定减量法准确称取3.2 g基准试剂邻苯二甲酸氢钾于锥形瓶中，加祛二氧化碳水溶解，加2滴酚酞指示液，用待标定的氢氧化钠溶液滴定至溶液由无色变为淡粉色，并保持30秒不褪色。平行测定4次，同时做空白试验。使用以下公式计算氢氧化钠标准滴定溶液的浓度c (NaOH)，单位molL-1。取4次测定结果的算术平均值作为最终结果，结果保留4位有效数字。c NaOH=m1000(V1-V2)M式中：m 邻苯二甲酸氢钾质量，单位为克（g）；V1 氢氧化钠溶液体积，单位为毫升（mL）；V2空白试验消耗的氢氧化钠溶液体积，单位为毫升（mL）；M 邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，单位为克每摩尔（gmo1-1）M(KHC8H4O4) = 204.22。（2）原料乙酸含量分析准确称取0.9 g原料乙酸样品，加入适量祛二氧化碳水，加2滴酚酞指示液，用氢氧化钠标准溶液滴定至溶液呈淡粉色，并保持30秒不褪色。平行测定3次。按下式计算出样品中乙酸的含量，以质量分数w表示。取3次测定结果的算术平均值作为最终结果，结果保留4位有效数字。w=cVMm1000100%式中：c 氢氧化钠标准滴定溶液的准确浓度，单位为摩尔/升（molL-1）；V 乙酸样品所消耗的氢氧化钠标准滴定溶液的体积数值，单位为毫升（mL）；m 样品的质量数值，单位为克（g）；M 乙酸的摩尔质量，单位为克/摩尔（gmo1-1）M(CH3COOH)=60.05。对结果的精密度进行分析，以相对极差A表示，结果精确至小数点后2位。计算公式如下：A=(X1-X2)X100%式中：X1 平行测定的最大值；X2 平行测定的最小值；X 平行测定的平均值。4.产品合成（1）乙酸乙酯的合成称取原料乙酸16.00 g，无水乙醇18.00 g（精确到0.01g）。将适量乙醇、浓硫酸加入100 mL三口烧瓶中，混匀后加入磁力搅拌子。在滴液漏斗内加入适量乙醇和乙酸并混匀。开始加热，当温度升至110120 时，开始滴加乙醇和乙酸混合液，调节滴液速度适当。反应结束后，停止加热，收集保留粗产品。（如果选用分水器装置，合成方法可参照第5套样题）（2）乙酸乙酯的精制洗涤：在粗品乙酸乙酯中加入饱和碳酸钠等溶液洗涤纯化。干燥：将酯层倒入锥形瓶中，并放入适量的无水硫酸镁，配上塞子，充分振摇至液体澄清透明，再放置干燥。蒸馏：将干燥后的乙酸乙酯用漏斗经脱脂棉过滤至干燥的蒸馏烧瓶中，加入磁力搅拌子，搭建好蒸馏装置，加热进行蒸馏。按要求收集乙酸乙酯馏分，记录精制乙酸乙酯的产量。5.思考题乙酸乙酯的制备是一个可逆的酯化反应，为了确保产率最大化，在反应过程中采取了哪些办法？附表附表1-1物料的物性常数表药品名称分子量密度（g/mL）沸点()折光率水溶解度（g/100mL）乙酸60.051.0491181.376易溶于水乙醇46.070.78978.41.361易溶于水乙酸丙酯102.130.8878101.61.3844微溶于水浓硫酸98.081.84易溶于水环己烷84.160.7980.71.4266不溶于水乙酸乙酯88.110.900577.11.372微溶于水附表1-2无机盐溶解度与温度对照表药品名称0 10 20 30 40 氯化钠35.735.835.936.136.4氯化钙59.564.774.5100128碳酸钠7.012.521.539.749.0单位（g）：每100 g水中溶解无机盐的质量模块二：乙酸乙酯的质量分析与评价 健康和安全请分析本模块是否涉及健康和安全问题，如有，请写出相应预防措施。 环境保护请问本模块在产品制备中，是否会产生环境问题？如有，请写出相关环境保护措施。 基本原理合成产物乙酸乙酯可用气相色谱进行鉴定，通常采用内标标准曲线法对产物中生成乙酸乙酯的含量进行定量分析。 目标l 准备标准曲线溶液l 选择气相色谱测定条件l 测定乙酸乙酯的含量l 计算精制乙酸乙酯的产率（%）l 完成报告完成工作的总时间是210分钟，气相色谱测定条件选择由教师完成，标准曲线溶液和产品溶液配制及气相色谱测定由学生完成，结果处理和工作报告撰写由教师指导学生完成。1仪器设备、试剂清单主要设备气相色谱系统（火焰离子化检测器FID）色谱柱（PEG（聚乙二醇）毛细管柱）玻璃器皿容量瓶（25 mL、50 mL、100 mL）吸量管（5 mL、10 mL）烧杯药品与试剂乙酸乙酯标准品乙酸正丙酯标准品乙酸正丁酯标准品无水乙醇去离子水2. 选择气相色谱测定条件l 柱温、气化室温度、检测器温度；l 载气流速、空气、氢气流量；l 分流比；l 进样量；l 升温方式。3. 产物含量分析（1）乙酸乙酯标准溶液配制：准确称取一定质量的乙酸乙酯标准品，用乙醇溶解后转移入一定规格的容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。（2）内标物标准溶液配制：选择合适的内标物，准确称取一定质量的内标物标准品，用乙醇溶解后转移入一定规格的容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。（3）标准曲线工作溶液配制：用吸量管准确移取不同体积的乙酸乙酯标准溶液至5个容量瓶中；再准确移取一定体积的内标物标准溶液至上述5个容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。（4）绘制标准曲线：在设置好的气相色谱测定条件下，测定各标准曲线工作溶液，以保留时间确定乙酸乙酯和内标物，以Ai/As为纵坐标，以乙酸乙酯标准溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线。（5）产物样品中乙酸乙酯含量的测定：称取一定质量的样品溶液配制适合标准曲线的样品溶液，加入一定体积的内标物标准溶液，用乙醇稀释至刻度，摇匀，用与绘制标准曲线相同的气相色谱测定条件测定，根据色谱图求出Ai/As。平行测定3次。4. 结果处理（1）根据标准系列溶液的色谱图，分析并记录乙酸乙酯和内标物的峰面积（Ai、As）。测量结果汇总在表中。（2）以Ai/As为纵坐标，以乙酸乙酸标准溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线，得出标准曲线回归方程和线性相关系数。（3）计算产物中乙酸乙酯的含量（wi），取3次平行实验结果的算术平均值作为最终结果，结果保留3位有效数字。（4）误差分析对产物中乙酸乙酯含量（wi）测定结果的精密度进行分析，以相对极差A表示，结果精确至小数点后2位。计算公式如下：A=(X1-X2)X100%式中：X1 平行测定的最大值；X2 平行测定的最小值；X 平行测定的平均值。（5）按下式计算目标产物的精制收率，结果保留3位有效数字。精制收率 =精制产品质量（g）产品中的乙酸乙酯含量理论产量（g）100%5. 报告撰写（1）请完成一份工作报告（电子文档），存档并打印；实操过程中的数据记录表、谱图等作为工作报告附件，一并提交。工作报告格式自行设计，内容应包括：实验过程中必须做好的健康、安全、环保措施，实验原理，数据处理，结果评价和问题分析等。（2）思考题：简述气相色谱仪的工作原理。模块三：实验室安全与气相色谱仿真色谱仿真操作（60分钟）。本模块中关于气相色谱系统操作考核的内容，将在虚拟实验平台上完成。一、实验室安全1.回答实验室安全管理规范相关问题；2.在色谱实验室中，进行安全风险识别，指出安全隐患；3.气瓶泄露：停止一切火源、电源等可能引起火灾、爆炸等危险的操作；关闭气源阀门；迅速开启实验室通风系统，将氢气排出室外。二、气相色谱定量分析1.准备试验和校准仪器：熟悉实验方案、仪器日常维护、标准样品准备。2.样品预制及标准样品配制：样品预制、标准样品配制。3.采样与分析、分析方法优化：样品采集、分析方法设置、分析方法优化。4.数据记录、数据处理与报告编写：原始数据记录、数据处理。5.结果识别与结果评判：结果判断、不正确结果原因分析。三、气相色谱故障排查1.确认故障现象：观察仪器显示屏、指示灯、工作站等，分析故障出现的原因。2.故障排查：检查仪器各部件之间的连接情况，如电源、气源、进样口、柱子等是否连接良好，对进样口、检测器、待测样品、色谱柱进行故障排查操作。3.故障处理：选择仪器维修工具，如扳手、螺丝刀、钳子等，对气相色谱仪进行简单的维修和调整操作，如更换玻璃衬管、隔垫等。9