Question

10．實驗室以正丁醇、溴化鈉、硫酸為原料制備正溴丁烷的反應如下：
NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄
CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr $\stackrel{△}{→}$ CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O
在圓底燒瓶中加入原料，充分振蕩后加入幾粒沸石，安裝裝置Ⅰ．加熱至沸騰，反應約40min．待反應液冷卻后，改裝為裝置Ⅱ，蒸出粗產品．部分物理性質列表如下：

物質	正丁醇	正溴丁烷
沸點/℃	117.2	101.6
熔點/℃	-89.12	-112.4
密度/g•cm-3	0.8098	1.2758
溶解性	微溶于水，溶于濃硫酸	不溶于水和濃硫酸

將所得粗產品倒入分液漏斗中，先用10mL水洗滌，除去大部分水溶性雜質，然后依次用5mL濃硫酸、10mL水、10mL飽和NaHCO₃溶液、10mL水洗滌．分離出有機層，加入無水氯化鈣固體，靜置1h，過濾除去氯化鈣，再常壓蒸餾收集99～103℃餾分．
回答下列問題：
（1）儀器A的名稱是球形冷凝管，冷卻水從A的下（填“上”或“下”）口通入．
（2）在圓底燒瓶中加入的原料有：①10ml水；②7.5ml正丁醇；③10g溴化鈉；④12mL濃硫酸．上述物質的加入順序合理的是a（填正確答案標號）．
a．①④②③b．④①②③c．③④①②
（3）燒杯B中盛有NaOH溶液，吸收的尾氣主要是HBr（填化學式）．本實驗使用電熱套進行加熱，總共使用了3次．
（4）用濃硫酸洗滌粗產品時，有機層從分液漏斗上口倒出（填“上口倒出”或“下口放出”）．最后一次水洗主要是洗掉有機物中少量的碳酸氫鈉．
（5）制備正溴丁烷時，不直接用裝置Ⅱ邊反應邊蒸出產物，其原因是正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較小，若邊反應邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產率降低．
（6）本實驗得到正溴丁烷6.5g，產率為$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%（只列式，不必計算出結果）．

Answer 1

分析 （1）根據裝置圖可知儀器A名稱，冷凝管充滿冷凝水充分冷卻，逆流冷卻效果好；
（2）濃硫酸稀釋時，必須將濃硫酸慢慢倒入水中，冷卻后加入丁醇，減少揮發(fā)，最后加入NaBr；
（3）正丁醇、溴化鈉、硫酸反應時，會有揮發(fā)出來的溴化氫，用氫氧化鈉溶液吸收；實驗中在反應生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br時要加熱，裝置Ⅱ蒸出粗產品需要加熱，粗產品洗滌、分液后分離出有機層，加入無水氯化鈣固體后常壓蒸餾收集99～103℃餾分，也需要加熱；
（4）有機層的密度小于濃硫酸，有機層在上層；最后一次水洗主要是除去有機物中少量的碳酸氫鈉；
（5）正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較��；
（6）7.5ml正丁醇的物質的量為$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化鈉的物質的量為$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根據反應NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄、CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O可知，是正丁醇不足量，根據正丁醇的質量計算正溴丁烷理論產量，產率=（實際產量÷理論產量）×100%．

解答 解：（1）根據儀器a的結構特征，可知儀器a是球形冷凝管，冷凝管充滿冷凝水充分冷卻，冷卻水從A的下口通入，
故答案為：球形冷凝管；下；
（2）濃硫酸稀釋時，必須將濃硫酸慢慢倒入水中，冷卻后加入丁醇，減少揮發(fā)，最后加入NaBr，
故選：a；
（3）正丁醇、溴化鈉、硫酸反應時，會有揮發(fā)出來的HBr，用氫氧化鈉溶液吸收，實驗中在反應生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br時要加熱，裝置Ⅱ蒸出粗產品需要加熱，粗產品洗滌、分液后分離出有機層，加入無水氯化鈣固體后常壓蒸餾收集99～103℃餾分，也需要加熱，所以共有三次用電熱套進行加熱，
故答案為：HBr；3；
（4）有機層的密度小于濃硫酸，所以有機層在上層，要從分液漏斗上口倒出，按實驗步驟可知，最后一次水洗主要是除去有機物中少量的碳酸氫鈉，
故答案為：上口倒出；有機物中少量的碳酸氫鈉；
（5）正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較小，若邊反應邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產率降低，所以制備正溴丁烷時，不直接用裝置Ⅱ邊反應邊蒸出產物，
故答案為：正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較小，若邊反應邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產率降低；
（6）7.5ml正丁醇的物質的量為$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化鈉的物質的量為$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根據反應NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄、CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O可知，是正丁醇不足量，則正溴丁烷理論產量為7.5×0.8098×$\frac{137}{74}$g，故產率=[6.6g÷（7.5×0.8098×$\frac{137}{74}$g）]×100%=$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%，
故答案為：$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%．

點評 本題考查有機物的合成實驗、基本操作、物質的分離提純、實驗條件的控制與分析評價等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，注意題目數據的運用，難度中等．