Question

正丁醚常作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下：

2CH₃CH₂CH₂CH₂OH(CH₃CH₂CH₂CH₂)₂O＋H₂O

反应物和产物的相关数据如下：

	相对分子质量	沸点/℃	密度/(g·cm^-3)	水中溶解性
正丁醇	74	117.2	0.8109	微溶
正丁醚	130	142.0	0.7704	几乎不溶

合成反应：

①将6mL浓硫酸和37g正丁醇，按一定顺序添加到A中。

②加热A中反应液，迅速升温至135℃，维持反应一段时间。

分离提纯：

③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中，振摇后静置，分液得粗产物。

④粗产物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗涤，分液后加入约3g无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。

⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏，收集馏分，得纯净正丁醚11g。

请回答：

(1)步骤①中还需要加入____，加热A前，需向B中通入水，____(填“a”或“b”)是B的出水口。

(2)步骤③的目的是初步洗去____，振摇后静置，粗产物应从分液漏斗的____(填“上口”或“下口”)分离出。

(3)步骤④中最后一次水洗的作用为____。

(4)步骤⑤中，加热蒸馏时应收集(填选项字母)____左右温度的馏分。

a.100℃    b.117℃    c.135℃    d.142℃

(5)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质，且分为上下两层，随着反应的进行，分水器中液体逐渐增多至充满液体时，上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分是____。

(6)本实验中，正丁醚的产率为____。

Answer

沸石(或碎瓷片) a 浓硫酸 上口 洗去有机层中残留的氢氧化钠及中和反应生成的盐 d 正丁醇(或1－丁醇) 34%

【解析】

正丁醇在浓硫酸作用下加热至135℃左右制备正丁醚，浓硫酸稀释过程放热，会出现液体暴沸飞溅，应该先加入正丁醇，再加入浓硫酸，并加入废瓷片防止反应混合液液暴沸，正丁醇易挥发，用冷凝管冷凝回流，提高原料利用率，并收集制备的正丁醚，据此分析解答。

(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序类似浓硫酸的稀释，应该先加入正丁醇，再加入浓硫酸，并加入沸石(或碎瓷片)防止液体暴沸，加热A前，需向B中通入水，冷凝水的水流方向和气流方向相反，应该下口进，上口出，a是B的出水口；

(2)在反应混合物中，浓硫酸能溶解于水，正丁醚不溶，正丁醇微溶于水，所以步骤③的目的是初步洗去浓硫酸；分液漏斗中振荡静置后，上层液体中为密度比水小的正丁醚和正丁醇，从分液漏斗的上口倒出；

(3)步骤④中最后一次水洗的目的是为了洗去有机层残留的NaOH及中和反应生成的盐；

(4)步骤⑤中，加热蒸馏的目的是收集正丁醇(或1－丁醇)，而正丁醇的沸点为142℃，故应收集142℃左右的馏分，故答案为d；

(5)水器中收集到液体物质，因正丁醇密度比水小且微溶于水，会分为上下两层，上层为正丁醇，下层主要成分为水；

(6)实验前提供的37g正丁醇的物质的量为=0.5mol，根据方程式2CH3CH2CH2CH2OH(CH3CH2CH2CH2)2O＋H2O可知，理论上生成正丁醚的物质的量为=0.25mol，质量为0.25mol×130g•mol-1=32.5g，根据实验步骤最终实际制得纯净正丁醚11g，因此正丁醚的产率为×100%=34%。