Question

10．实验室以正丁醇、溴化钠、硫酸为原料制备正溴丁烷的反应如下：
NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄
CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr $\stackrel{△}{→}$ CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O
在圆底烧瓶中加入原料，充分振荡后加入几粒沸石，安装装置Ⅰ．加热至沸腾，反应约40min．待反应液冷却后，改装为装置Ⅱ，蒸出粗产品．部分物理性质列表如下：

物质	正丁醇	正溴丁烷
沸点/℃	117.2	101.6
熔点/℃	-89.12	-112.4
密度/g•cm-3	0.8098	1.2758
溶解性	微溶于水，溶于浓硫酸	不溶于水和浓硫酸

将所得粗产品倒入分液漏斗中，先用10mL水洗涤，除去大部分水溶性杂质，然后依次用5mL浓硫酸、10mL水、10mL饱和NaHCO₃溶液、10mL水洗涤．分离出有机层，加入无水氯化钙固体，静置1h，过滤除去氯化钙，再常压蒸馏收集99～103℃馏分．
回答下列问题：
（1）仪器A的名称是球形冷凝管，冷却水从A的下（填“上”或“下”）口通入．
（2）在圆底烧瓶中加入的原料有：①10ml水；②7.5ml正丁醇；③10g溴化钠；④12mL浓硫酸．上述物质的加入顺序合理的是a（填正确答案标号）．
a．①④②③b．④①②③c．③④①②
（3）烧杯B中盛有NaOH溶液，吸收的尾气主要是HBr（填化学式）．本实验使用电热套进行加热，总共使用了3次．
（4）用浓硫酸洗涤粗产品时，有机层从分液漏斗上口倒出（填“上口倒出”或“下口放出”）．最后一次水洗主要是洗掉有机物中少量的碳酸氢钠．
（5）制备正溴丁烷时，不直接用装置Ⅱ边反应边蒸出产物，其原因是正丁醇、正溴丁烷的沸点相差较小，若边反应边蒸馏，会有较多的正丁醇被蒸出，使产率降低．
（6）本实验得到正溴丁烷6.5g，产率为$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%（只列式，不必计算出结果）．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知仪器A名称，冷凝管充满冷凝水充分冷却，逆流冷却效果好；
（2）浓硫酸稀释时，必须将浓硫酸慢慢倒入水中，冷却后加入丁醇，减少挥发，最后加入NaBr；
（3）正丁醇、溴化钠、硫酸反应时，会有挥发出来的溴化氢，用氢氧化钠溶液吸收；实验中在反应生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br时要加热，装置Ⅱ蒸出粗产品需要加热，粗产品洗涤、分液后分离出有机层，加入无水氯化钙固体后常压蒸馏收集99～103℃馏分，也需要加热；
（4）有机层的密度小于浓硫酸，有机层在上层；最后一次水洗主要是除去有机物中少量的碳酸氢钠；
（5）正丁醇、正溴丁烷的沸点相差较小；
（6）7.5ml正丁醇的物质的量为$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化钠的物质的量为$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根据反应NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄、CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O可知，是正丁醇不足量，根据正丁醇的质量计算正溴丁烷理论产量，产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）根据仪器a的结构特征，可知仪器a是球形冷凝管，冷凝管充满冷凝水充分冷却，冷却水从A的下口通入，
故答案为：球形冷凝管；下；
（2）浓硫酸稀释时，必须将浓硫酸慢慢倒入水中，冷却后加入丁醇，减少挥发，最后加入NaBr，
故选：a；
（3）正丁醇、溴化钠、硫酸反应时，会有挥发出来的HBr，用氢氧化钠溶液吸收，实验中在反应生成CH₃CH₂CH₂CH₂Br时要加热，装置Ⅱ蒸出粗产品需要加热，粗产品洗涤、分液后分离出有机层，加入无水氯化钙固体后常压蒸馏收集99～103℃馏分，也需要加热，所以共有三次用电热套进行加热，
故答案为：HBr；3；
（4）有机层的密度小于浓硫酸，所以有机层在上层，要从分液漏斗上口倒出，按实验步骤可知，最后一次水洗主要是除去有机物中少量的碳酸氢钠，
故答案为：上口倒出；有机物中少量的碳酸氢钠；
（5）正丁醇、正溴丁烷的沸点相差较小，若边反应边蒸馏，会有较多的正丁醇被蒸出，使产率降低，所以制备正溴丁烷时，不直接用装置Ⅱ边反应边蒸出产物，
故答案为：正丁醇、正溴丁烷的沸点相差较小，若边反应边蒸馏，会有较多的正丁醇被蒸出，使产率降低；
（6）7.5ml正丁醇的物质的量为$\frac{7.5mL×0.8098g/mL}{74g/mol}$mol=0.082mol，10g溴化钠的物质的量为$\frac{10g}{103g/mol}$mol=0.097mol，根据反应NaBr+H₂SO₄═HBr+NaHSO₄、CH₃CH₂CH₂CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂CH₂CH₂Br+H₂O可知，是正丁醇不足量，则正溴丁烷理论产量为7.5×0.8098×$\frac{137}{74}$g，故产率=[6.6g÷（7.5×0.8098×$\frac{137}{74}$g）]×100%=$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%，
故答案为：$\frac{6.5×74}{7.5×0.8098×137}$×100%．

点评 本题考查有机物的合成实验、基本操作、物质的分离提纯、实验条件的控制与分析评价等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，注意题目数据的运用，难度中等．