Question

(14分)某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H₂SO₄和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物，设计了如图所示装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出。

请根据实验步骤，回答下列问题：

（1）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷。

竖直冷凝管接通冷凝水，进水口是_____(填“I”或“Ⅱ”)；冷凝回流的主要目的是________。

（2）理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚(CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃)、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等。熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子并打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物。

B、C中应盛放的试剂分别是_________和          ，写出C装置中主要的化学方程式：___________。

（3）为了进一步分离提纯1-溴丁烷，该兴趣小组同学查得相关有机物的数据如表所示：

物质	熔点/℃	沸点/℃
1-丁醇	-89．5	117．3
1-溴丁烷	-112．4	101．6
丁醚	-95．3	142．4
1-丁烯	-185．3	-6．5

请你补充下列实验步骤，直到分离出1-溴丁烷。

①待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管；

②____；③_____；④_______；⑤_______，收集所得馏分。

（4）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7．4 g、13．0 g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9．6 g1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是_____。（保留2位有效数字）

Answer

（1）Ⅱ 充分反应，提高反应物的转化率

（2）碳酸氢钠溶液、溴水CH3CH2CH= CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3

（3）②插上带橡皮塞的温度计

③关闭a，打开b

④接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入

⑤迅速升高温度至101．6℃

（4）70%

【解析】

试题分析：（1）为了使冷凝效果更好，要在Ⅱ接进水口。在Ⅰ接出水口。冷凝回流的主要目的是减少反应物1-丁醇的挥发，使反应物充分反应，从而提高反应物的转化率。（2）在上述反应的副产物中丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氢是气体，丁醚稳定性强，不容易与其它物质发生反应。溴化氢的水溶液为HBr，能与NaHCO3发生反应：NaHCO3+2HBr=2NaBr+ CO2 ↑ + H2O，因此可以用NaHCO3来检验其存在；1-丁烯是不饱和烃，可以用溴水或酸性高锰酸钾溶液来检验。若用溴水来检验，反应的方程式为：CH3CH2CH= CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3。（3）补充的实验步骤为：②插上带橡皮塞的温度计 ③关闭a，打开b ④接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入，从c流出；⑤迅速升高温度至101．6℃；收集所得馏分即为1-溴丁烷。（4）n(丁醇)=m/M=7．4 g÷74g/mol= 0．1mol ;n(NaBr)=m/M=13．0 g÷103g/mol =0．126mol．因为二者发生反应时的物质的量的比为1:1，所以NaBr过量。反应应该按照丁醇来计算。n(1-溴丁烷)=m/M=9．6g÷137g/mol=0．07mol．所以1-溴丁烷的产率是(0．07mol÷0．1mol)×100%=70%．

考点：考查有机物的制备及副产物的检验、物质的产率的计算。主要包括冷凝装置的连接、试剂的选择、反应方程式的书写、实验步骤的先后顺序和反应产物的产率的有关计算的知识。