Question

【題目】某興趣小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用加熱1-丁醇、濃H2SO4和溴化鈉混合物的方法來制備1-溴丁烷，并檢驗(yàn)反應(yīng)的部分副產(chǎn)物，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置，其中夾持儀器、加熱儀器及冷卻水管沒有畫出。

已知①NaBr+H2SO4=NaHSO4+HBr

②CH3(CH2)2CH2OH+HBr CH3(CH2)2CH2Br+H2O

兩反應(yīng)都需加熱

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，回答下列問題：

（1）關(guān)閉a和b、接通豎直冷凝管的冷凝水，給A加熱30分鐘，制備1-溴丁烷。豎直冷凝管接通冷凝水，出水口是_____(填“I”或“Ⅱ”)；冷凝回流的主要目的是________。

（2）理論上，上述反應(yīng)的副產(chǎn)物可能有：丁醚(CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2CH2CH3)、1-丁烯、溴化氫、硫酸氫鈉、水等。熄滅酒精燈，在豎直冷凝管上方塞上塞子并打開a，利用余熱繼續(xù)反應(yīng)直至冷卻，通過B、C裝置檢驗(yàn)部分副產(chǎn)物B、C中應(yīng)盛放的試劑分別是石蕊和溴水，B裝置除用石蕊還可用______(填試劑名稱)寫出C裝置中主要的化學(xué)方程式：_________________________________________________。

有同學(xué)擬通過紅外光譜儀鑒定所得產(chǎn)物中是否含有“－CH2CH2CH2CH3”， 來確定副產(chǎn)物中存在丁醚。請(qǐng)你對(duì)該同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)________________________________。

（3）為了進(jìn)一步分離提純1-溴丁烷，該興趣小組同學(xué)查得相關(guān)有機(jī)物的數(shù)據(jù)如表所示：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃
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

請(qǐng)你補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)步驟，直到分離出1-溴丁烷。

①待燒瓶冷卻后，拔去豎直的冷凝管；

②插上帶橡皮塞的溫度計(jì)；

③關(guān)閉_______，打開_______；

④接通冷凝管的冷凝水，使冷水從______處流入；

⑤迅速升高溫度至_______℃，收集所得餾分。

（4）若實(shí)驗(yàn)中所取1-丁醇、NaBr分別為7.4 g、13.0 g，蒸出的粗產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后再次蒸餾得到10.96 g 1-溴丁烷，則1-溴丁烷的產(chǎn)率是_____。（保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 Ⅰ 提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 硝酸銀溶液 CH3CH2CH=CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3 該方法不合理因?yàn)?/span>1-溴丁烷中也含－CH2CH2CH2CH3 a b d處 101.6 80%

【解析】（1）關(guān)閉a和b、接通豎直冷凝管的冷凝水，應(yīng)用要采用逆向冷卻，則進(jìn)水口為I；給A加熱30分鐘，制備1-溴丁烷．冷凝回流的主要目的是充分利用反應(yīng)物，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；（2）理論上，上述反應(yīng)的副產(chǎn)物可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氫、硫酸氫鈉、水等，能通過裝置B、C檢驗(yàn)出的是氣體，應(yīng)檢驗(yàn)1-丁烯、溴化氫的存在，先檢驗(yàn)溴化氫的存在用石蕊試液或硝酸銀溶液檢驗(yàn)，通過石蕊試液溶液變紅色（或通過硝酸銀溶液生成淺黃色沉淀）證明溴化氫的生成；后檢驗(yàn)1-丁烯，選擇試劑為溴水或高錳酸鉀溶液，通過溴水或高錳酸鉀溶液褪色證明生成的產(chǎn)物中含有1-丁烯，C裝置中主要的化學(xué)方程式為CH3CH2CH=CH2+Br2→BrCH2CHBrCH2CH3；由于1-溴丁烷中也含－CH2CH2CH2CH3，所以該方法不合理；（3）提純1-溴丁烷，收集所得餾分為1-溴丁烷，所以須將1-溴丁烷先汽化，后液化，汽化須溫度達(dá)其沸點(diǎn)101.6℃，利用蒸餾原理和裝置設(shè)計(jì)的步驟為：①待燒瓶冷卻后，拔去豎直的冷凝管；②插上帶橡皮塞的溫度計(jì)；③關(guān)閉a，打開b；④接通冷凝管的冷凝水，使冷水從d處流入；⑤迅速升高溫度至101.6℃，收集所得餾分；（4）依據(jù)化學(xué)方程式可知

CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O

74 103

7.4g 10.3g

溴化鈉過量，則1-丁醇全部反應(yīng)生成1-溴丁烷物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×137g/mol=13.7g；蒸出的粗產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后再次蒸餾得到10.96g 1-溴丁烷，所以產(chǎn)率為10.96g/13.7g×100%=80%。