Question

由正丁醇(用n?C4H9OH表示)制備正溴丁烷(沸點：101.6 ℃)的反應如下：n?C4H9OH＋NaBr＋H2SO4―→n?C4H9Br＋NaHSO4＋H2O

副反應：n?C4H9OHCH3CH2CHCH2↑＋H2O

2n?C4H9OH(n?C4H9)2O＋H2O

3H2SO4(濃)＋2NaBr(固)=2NaHSO4＋Br2↑＋SO2↑＋2H2O

已知反應物及其用量：固體NaBr 0.24 mol，n?C4H9OH 0.20 mol，濃H2SO4 29 mL，H2O 20 mL。

制備過程經歷如下五個步驟，試回答下列問題：

(1)投料：在圓底燒瓶中加入20 mL水，再慢慢加入29 mL濃硫酸，混合均勻并冷卻至室溫后，再依次加入0.20 mol正丁醇(約18 mL)和0.24 mol溴化鈉，充分振蕩后加入幾粒沸石。

①冷卻至室溫后再加正丁醇和溴化鈉的目的是________。

A．減少HBr的揮發

B．防止正丁醇的揮發

C．防止溴化鈉被氧化

D．防止溫度過高導致炭化結焦

②本反應中硫酸與溴化鈉作用生成氫溴酸，氫溴酸與正丁醇作用發生取代反應生成正溴丁烷。硫酸的用量和濃度過大都對本制備不利的主要原因是

_____________________________________________________。

(2)加熱回流：反應裝置選擇Ⅱ而不選擇Ⅰ的原因是_________________。在反應裝置中冷凝水應該從________(填“A”或“B”)端進水。

 

(3)分離粗產物：反應結束待反應液冷卻后，用直形冷凝管換下球形冷凝管，將其變為蒸餾裝置進行蒸餾，得到的粗產物中除主產品外，還含下列選項中的________。

①C4H9OH　②SO2　③(C4H9)2O　④Br2　⑤NaHSO4 ⑥H2O　⑦H2SO4

(4)洗滌粗產物：將餾出液移至分液漏斗中，加入等體積的水洗滌后，分液得有機層。如果不能判斷哪層是有機層，可以用_______________方法來判斷。對有機層，進行洗滌除雜、除水后可得到粗產品。

(5)收集產物：將干燥好的產物移至小蒸餾瓶中，加熱蒸餾，收集99～103 ℃的餾分。要證明最終產物是n?C4H9Br，方法是_____________________________

___________________________________________。

 

Answer 1

　(1)①ABC　②會加大副反應進行

(2)Ⅱ可以防止揮發性尾氣進入空氣污染環境　B (3)①③④⑥

(4)從任意一層取少量溶液加水，如混溶則該層為水層；不混溶則為有機層(其他合理答案也給分)

(5)測定產品的沸點(其他合理答案也給分)

【解析】　(1)①由于濃硫酸與水混合放出大量的熱會導致HBr和正丁醇的大量揮發影響原料的利用率，且溫度較高時容易發生其他副反應。②硫酸的用量和濃度過大也會導致副反應的發生。(2)裝置Ⅰ和Ⅱ的主要區別是有無尾氣吸收裝置，故應選擇Ⅱ可以防止揮發性尾氣進入空氣污染環境。冷凝管中冷凝水從下口進入可以使冷卻更加充分。(3)反應結束后混合液中含有產品以及未完全反應的反應物和反應中的一些副產物，但SO2為氣體已脫離該體系；然后再進行蒸餾，一些易揮發的物質都隨主產品一同蒸餾出來。(4)該題充分利用水和有機層互不相溶的特點來解題。(5)測定物質的沸點是比較準確的判斷物質組成的方法。