Question

10．正溴丁烷（CH₃CH₂CH₂CH₂Br）是一种重要的有机合成工业原料．在实验中可利用如图1装置（加热或夹持装置省略）制备正溴丁烷．制备时的化学反应方程式及有关数据如下：NaBr+H₂SO₄=HBr+NaHSO₄
C₄H₉OH+HB$\stackrel{浓硫酸}{→}$rC₄H₉Br+H₂O

物质	相对分子质量	密度/g•cm-3	沸点/℃	水中溶解性
正丁醇	74	0.80	117.3	微溶
正溴丁烷	137	1.27	101.6	难溶
溴化氢	81	---	---	极易溶解

实验步骤：在装置A中加入2mL水，并小心加入28mL浓硫酸，混合均匀后冷却至室温．再依次加入18.5mL正丁醇和26g溴化钠，充分摇振后加入沸石，连接气体吸收装置C．将装置A置于石棉网上加热至沸腾，然后调节为小火使反应物保持平稳地回流．一段时间后停止加热，待反应液冷却后，拆去装置B，改为蒸馏装置，蒸出粗正溴丁烷．
请回答下列问题；
（1）仪器A的名称是圆底烧瓶，仪器B的作用是冷却、回流．操作中加入沸石的作用是防止暴沸．
（2）装置C中盛装的液体是NaOH溶液，其作用是吸收逸出的溴化氢，防止其污染空气．
（3）制备的粗产物正溴丁烷中往往含有水分、正丁醇等杂质，加入干燥剂出去水分后，再由图2操作中的d制备纯净的正溴丁烷．
（4）若制备实验的“回流”过程中不采用“调节为小火”，仍采用大火加热回流，则会使产品产率偏低（填“高”或“低”），试说出其中一种原因：大火，副反应多或产物逸出较多．
（5）若最终得到13.6g纯净的正溴丁烷，则该实验的产率是49.6%（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据仪器的结构确定仪器的名称；正丁醇易挥发，通过球形冷凝管冷凝、回流，提高原料的利用率；液体加热时，需要加碎瓷片，防止暴沸；
（2）在此反应过程中生成了溴化氢气体，会对环境产生污染，故需用碱液进行吸收；
（3）正溴丁烷中含有正丁醇杂质，这两种液体是相互溶解的有机物，只能采用蒸馏的方法进行分离；
（4）如果采用大火加热回流时，在较高的温度下会发生很多其他的副反应，如浓硫酸在温度较高的情况下氧化性更强，可能会把乙醇等有机物氧化，正丁醇和正丁烷的沸点都比较低，易逸出等都会使产率降低．
（5）先根据方程式C₄H₉OH+HBr$\stackrel{浓硫酸}{→}$C₄H₉Br+H₂O计算出C₄H₉Br的理论值，然后用实际值除以理论值即产率；

解答 解：（1）仪器A的名称是圆底烧瓶；正丁醇易挥发，通过球形冷凝管冷凝、回流，提高原料的利用率；
操作中加入沸石的作用是防止暴沸；
故答案为：圆底烧瓶；冷却、回流；防止暴沸；
（2）反应过程中生成了溴化氢气体，会对环境产生污染，可通过NaOH溶液进行吸收；
故答案为：NaOH溶液；吸收逸出的溴化氢，防止其污染空气；
（3）正溴丁烷中含有正丁醇杂质，这两种液体相互溶解，只能采用蒸馏的方法进行分离；
故选d；
（4）如果采用大火加热回流时，在较高的温度下会发生很多其他的副反应，如浓硫酸在温度较高的情况下氧化性更强，可能会把乙醇等有机物氧化，正丁醇和正丁烷的沸点都比较低，易逸出等都会使产率降低．
故答案为：低；大火，副反应多或产物逸出较多；
（5）m（C₄H₉OH ）=18.5mL×0.80g•cm^-3=14.8g，则n（C₄H₉OH ）=$\frac{14.8g}{74g/mol}$=0.2mol
C₄H₉OH+HBr$\stackrel{浓硫酸}{→}$C₄H₉Br+H₂O
1mol            1mol
2mol           0.2mol
所以m（C₄H₉ Br）=0.2mol×137g/mol=27.4g，产率为$\frac{13.6g}{27.4g}$×100%=49.6%；
故答案为：49.6%；

点评 本题以正丁醇制备正溴丁烷为背景，考查物质的分离提纯、性质实验方案设计，仪器的作用，化学计算，题目阅读量较大，对学生的心理素质有一定的要求，是对学生综合能力的考查．