Question

2．正丁醚常用作有機反應的溶劑．實驗室制備正丁醚的主要實驗裝置如圖：
反應物和產物的相關數據如下

	相對分子質量	沸點/℃	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	幾乎不溶

合成正丁醚的步驟：
①將6mL濃硫酸和37g正丁醇，按一定順序添加到A中，并加幾粒沸石．
②加熱A中反應液，迅速升溫至135℃，維持反應一段時間．分離提純：
③待A中液體冷卻后將其緩慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中，振搖后靜置，分液得粗產物．
④粗產物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗滌，分液后加入約3g無水氯化鈣顆粒，靜置一段時間后棄去氯化鈣．
⑤將上述處理過的粗產物進行蒸餾，收集餾分，得純凈正丁醚11g．
請回答：
（1）步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序為先加正丁醇，再加濃H₂SO₄或將濃H₂SO₄滴加到正丁醇中．
寫出步驟②中制備正丁醚的化學方程式2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O．
（2）加熱A前，需先從b（填“a”或“b”）口向B中通入水．
（3）步驟③的目的是初步洗去濃H₂SO₄，振搖后靜置，粗產物應從分液漏斗的上（填“上”或“下”）口分離出．
（4）步驟④中最后一次水洗的目的為洗去有機層中殘留的NaOH及中和反應生成的鹽Na₂SO₄．
（5）步驟⑤中，加熱蒸餾時應收集d（填選項字母）左右的餾分．
a．100℃b． 117℃c． 135℃d．142℃
（6）反應過程中會觀察到分水器中收集到液體物質，且分為上下兩層，隨著反應的進行，分水器中液體逐漸增多至充滿時，上層液體會從左側支管自動流回A．分水器中上層液體的主要成分為：正丁醇，下層液體的主要成分為水．（填物質名稱）
（7）本實驗中，正丁醚的產率為33.85%．

Answer 1

分析 （1）根據濃硫酸的稀釋操作，進行遷移解答；正丁醇在濃硫酸、加熱135℃條件下發(fā)生分子間脫水反應生成CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃；
（2）采取逆流原理通入冷凝水進行充分冷卻；
（3）用水可以溶解濃硫酸；正丁醇、正丁醚不溶于水，溶液分層，粗產品的密度小于水在上層；
（4）有機層中會殘留NaOH及中和反應生成的鹽Na₂SO₄，用水溶解除去；
（5）正丁醚沸點為142℃，粗產品中含有正丁醇，其沸點為117.2℃，低于正丁醚的沸點，加熱蒸餾正丁醇先汽化；
（6）反應控制溫度135℃，高于正丁醇的沸點，正丁醇、水均揮發(fā)，從球形冷凝管中冷凝回流的為正丁醇、水，正丁醇微溶于水，在分水器中會分層，密度小的在上層；
（7）根據正丁醇的質量計算正丁醚的理論產量，樣品產率=（實際產量÷理論產量）×100%．

解答 解：（1）因為濃硫酸的密度大，應將濃硫酸加到正丁醇中，防止發(fā)生迸濺，所以正確的操作方法為：先加正丁醇，再加濃H₂SO₄或將濃H₂SO₄滴加到正丁醇中；
正丁醇在濃硫酸、加熱135℃條件下發(fā)生分子間脫水反應生成CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃，反應方程式為：2CH₃CH₂CH₂CH₂OH CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，
故答案為：先加正丁醇，再加濃H₂SO₄或將濃H₂SO₄滴加到正丁醇中；2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O；
（2）采取逆流原理通入冷凝水，使冷凝管充分冷凝水，進行充分冷卻，即從b口通入冷凝水，
故答案為：b；
（3）用水可以洗去混有的濃H₂SO₄；正丁醇、正丁醚不溶于水，溶液分層，粗產品的密度小于水在上層，應從分液漏斗的上口分離出，
故答案為：濃H₂SO₄；上；
（4）步驟④中最后一次水洗，可以洗去有機層中殘留的NaOH及中和反應生成的鹽Na₂SO₄，
故答案為：洗去有機層中殘留的NaOH及中和反應生成的鹽Na₂SO₄；
（5）正丁醚沸點為142℃，粗產品中含有正丁醇，其沸點為117.2℃，低于正丁醚的沸點，加熱蒸餾正丁醇先汽化，加熱蒸餾時應收集142℃左右的餾分，
故答案為：d；
（6）反應控制溫度135℃，高于正丁醇的沸點，正丁醇、水均揮發(fā)，從球形冷凝管中冷凝回流的為正丁醇、水，正丁醇微溶于水，密度小于水，在分水器中會分層，正丁醇在上層，水在下層，
故答案為：正丁醇；水；
（7）由2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，可知37g正丁醇完全反應得到正丁醚的質量為：$\frac{37g}{74g/mol}$×$\frac{1}{2}$×130g/mol=32.5g，
所以樣品產率為：$\frac{11g}{32.5g}$×100%=33.85%，
故答案為：33.85%．

點評 本題考查有機物的制備實驗，題目難度中等，側重考查物質分離提純、對原理與操作的分析評價、產率計算等知識，明確實驗目的及制備原理為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．