Question

【題目】正溴丁烷是稀有元素萃取的溶劑及有機合成的中間體，其制備如圖(夾持裝置略)：

已知：i.NaBr+H2SO4(濃)=HBr↑+NaHSO4

ii.CH3CH2CH2CH2OH十HBr→CH3CH2CH2CH2Br+H2O

iii.2HBr+H2SO4Br2+SO2+2H2O

iv.正溴丁烷密度：1.27g·mL-1；濃硫酸密度：1.84g·mL-1

請回答下列問題：

(1)正溴丁烷粗產品的制備：

①儀器a的名稱是__，向圓底燒瓶中添加藥品順序正確的是__(填正確選項字母)。

A．濃H2SO4→適量水→正丁醇→溴化鈉粉末

B．適量水→濃H2SO4→正丁醇→溴化鈉粉末

C．適量水→正丁醇→濃H2SO4→溴化鈉粉末

D．適量水→正丁醇→溴化鈉粉末→濃H2SO4

②裝置b中裝入NaOH溶液，目的是__。

③加熱回流，在此期間要不斷地搖動反應裝置，其原因為__；冷卻后改為蒸餾裝置，蒸出其正溴丁烷的粗品。

(2)正溴丁烷的提純：

①把正溴丁烷粗品倒入分液漏斗中，加入適量水洗滌，分出有機層；

②在另一干燥的分液漏斗中，加入濃硫酸洗去有機層中少量的未反應的正丁醇及副產物，從__(選填“上口”或“下口”)分出有機層；

③有機層依次用適量的水、濃硫酸、水、飽和NaHCO3溶液、水洗滌，用無水CaCl2干燥。以上三次用水洗滌簡化為一次用水洗滌是否合理，并說明理由__。

(3)①若洗滌后產物有紅色，說明含有溴單質，應加入適量的飽和NaHSO3溶液洗滌，將溴單質全部除去，其反應的離子方程式為__。

②若投入正丁醇11.84g，得到產物12.50g。則正丁醇的轉化率為__(保留兩位小數)。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 B 吸收尾氣，防止污染空氣 使反應物充分接觸，充分反應，提高正溴丁烷的產率 上口 不合理，第一次水洗除去HBr和正丁醇，第二次除去大部分的H2SO4，第三次除去NaHCO3，三次水洗可減少試劑的用量 Br2+HSO3-+H2O==2Br-+SO42-+3H+ 57.03%

【解析】

(1)①儀器a是冷凝管，向圓底燒瓶中添加藥品時，水應在濃硫酸之前加入，正丁醇應在濃硫酸之后加入，因為若在濃硫酸之前加入，與濃硫酸作用后放熱，使正丁醇大量揮發造成損失，溴化鈉若先加入，則會與濃硫酸反應放出氣體，不僅浪費原料，還會污染空氣。

②裝置b中裝入NaOH溶液，主要是為了吸收反應產物。

③加熱回流，在此期間要不斷地搖動反應裝置，從反應物的充分接觸、提高原料利用率角度分析原因。

(2)②在另一干燥的分液漏斗中，加入濃硫酸洗去有機層中少量的未反應的正丁醇及副產物，因為有機層密度比濃硫酸小，所以在液體的上層，由此確定分離方法。

③有機層依次用適量的水洗滌，可洗去HBr和正丁醇；濃硫酸洗滌，可洗去未被水洗掉的正丁醇；再水洗，可洗去濃硫酸；飽和NaHCO3溶液洗去大部分硫酸；水洗滌，洗去余下的少量硫酸，用無水CaCl2干燥去水。以上三次用水洗滌簡化為一次用水洗滌不合理，因為需加大試劑用量。

(3)①若洗滌后產物有紅色，說明含有溴單質，應加入適量的飽和NaHSO3溶液洗滌，將溴單質全部除去，同時HSO3-被氧化為SO42-，同時生成H+。

②由產物質量12.50g，可求出產物的物質的量，也就等于反應物的變化量，由投入正丁醇11.84g，可求出正丁醇的起始量，從而求出正丁醇的轉化率。

(1)①儀器a是球形冷凝管；向圓底燒瓶中添加藥品時，水應在濃硫酸之前加入，正丁醇應在濃硫酸之后加入，因為若在濃硫酸之前加入，與濃硫酸作用后放熱，使正丁醇大量揮發造成損失，溴化鈉若先加入，則會與濃硫酸反應放出氣體，不僅浪費原料，還會污染空氣，由此得出向圓底燒瓶中添加藥品順序正確的是B。答案為：球形冷凝管；B；

②裝置b中裝入NaOH溶液，其目的主要是為了吸收尾氣，防止污染空氣。答案為：吸收尾氣，防止污染空氣；

③加熱回流，在此期間要不斷地搖動反應裝置，其原因為使反應物充分接觸，充分反應，提高正溴丁烷的產率。答案為：使反應物充分接觸，充分反應，提高正溴丁烷的產率；

(2)②在另一干燥的分液漏斗中，加入濃硫酸洗去有機層中少量的未反應的正丁醇及副產物，因為有機層密度比濃硫酸小，所以在液體的上層，應從上口分出有機層。答案為：上口；

③有機層依次用適量的水洗滌，可洗去HBr和正丁醇；濃硫酸洗滌，可洗去未被水洗掉的正丁醇；再水洗，可洗去濃硫酸；飽和NaHCO3溶液洗去大部分硫酸；水洗滌，洗去余下的少量硫酸，用無水CaCl2干燥去水。以上三次用水洗滌簡化為一次用水洗滌不合理，因為需加大試劑用量。答案為：不合理，第一次水洗除去HBr和正丁醇，第二次除去大部分的H2SO4，第三次除去NaHCO3，三次水洗可減少試劑的用量；

(3)①若洗滌后產物有紅色，說明含有溴單質，應加入適量的飽和NaHSO3溶液洗滌，將溴單質全部除去，同時HSO3-被氧化為SO42-，同時生成H+，反應的離子方程式為Br2+HSO3-+H2O=2Br-+SO42-+3H+。答案為：Br2+HSO3-+H2O=2Br-+SO42-+3H+；

②正丁醇的起始投入量為n(正丁醇)==0.16mol，正溴丁烷物質的量為 =0.09124mol，則參加反應的正丁醇的物質的量為0.09124mol，從而求出正丁醇的轉化率為= 57.03%。答案為：57.03%。