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(yīng)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(yīng)約40min．待反應(yīng)液冷卻后，改裝為裝置Ⅱ，蒸出粗產(chǎn)品．部分物理性質(zhì)列表如下：

物質(zhì)	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(chǎn)品倒入分液漏斗中，先用10mL水洗滌，除去大部分水溶性雜質(zhì)，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(jī)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(zhì)的加入順序合理的是a（填正確答案標(biāo)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(xué)式）．本實驗使用電熱套進(jìn)行加熱，總共使用了3次．
（4）用濃硫酸洗滌粗產(chǎn)品時，有機(jī)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(jī)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(yīng)邊蒸出產(chǎn)物，其原因是正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較小，若邊反應(yīng)邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產(chǎn)率降低．
（6）本實驗得到正溴丁烷6.5g，產(chǎn)率為$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%（只列式，不必計算出結(jié)果）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(yīng)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(yīng)生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br時要加熱，裝置Ⅱ蒸出粗產(chǎn)品需要加熱，粗產(chǎn)品洗滌、分液后分離出有機(jī)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(jī)層的密度小于濃硫酸，有機(jī)層在上層；最后一次水洗主要是除去有機(jī)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(zhì)的量為$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化鈉的物質(zhì)的量為$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根據(jù)反應(yīng)NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄、CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O可知，是正丁醇不足量，根據(jù)正丁醇的質(zhì)量計算正溴丁烷理論產(chǎn)量，產(chǎn)率=（實際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量）×100%．

解答 解：（1）根據(jù)儀器a的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br時要加熱，裝置Ⅱ蒸出粗產(chǎn)品需要加熱，粗產(chǎn)品洗滌、分液后分離出有機(jī)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(jìn)行加熱，
故答案為：HBr；3；
（4）有機(jī)層的密度小于濃硫酸，所以有機(jī)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(jī)物中少量的碳酸氫鈉，
故答案為：上口倒出；有機(jī)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(yīng)邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產(chǎn)率降低，所以制備正溴丁烷時，不直接用裝置Ⅱ邊反應(yīng)邊蒸出產(chǎn)物，
故答案為：正丁醇、正溴丁烷的沸點相差較小，若邊反應(yīng)邊蒸餾，會有較多的正丁醇被蒸出，使產(chǎn)率降低；
（6）7.5ml正丁醇的物質(zhì)的量為$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化鈉的物質(zhì)的量為$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根據(jù)反應(yīng)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(chǎn)量為7.5×0.8098×$\frac{137}{74}$g，故產(chǎn)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(jī)物的合成實驗、基本操作、物質(zhì)的分離提純、實驗條件的控制與分析評價等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，注意題目數(shù)據(jù)的運用，難度中等．