题目内容
【题目】正丁醚常用作有机反应的溶剂。实验室制备正丁醚的反应和主要实验装置如下:2CH3CH2CH2CH2OH(CH3CH2CH2CH2)2O+H2O,反应物和产物的相关数据如下表:
①将6 mL浓硫酸和37 g正丁醇,按一定顺序添加到A中,并加几粒沸石。
②加热A中反应液,迅速升温至135℃,维持反应一段时间。
③分离提纯:待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70 mL水的温度分液漏斗中,振摇后静置,分液得粗产物。
④粗产物依次用40 mL水、20 mL NaOH溶液和40 mL水洗涤,分液后加入约3g无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏,收集馏分,得纯净正丁醚11g。请回答:
(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为:应先加 。
(2)加热A前,需先从 (填“a”或“b”)口向B中通入水。
(3)步骤③的目的是初步洗去 ,振摇后静置,粗产物应 (填“上”或“下”)口倒出。
(4)步骤⑤中,加热蒸馏时应收集 (填选项字母)左右的馏分。
A.100℃ B.117℃ C.135℃ D.142℃
(5)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层,随着反应的进行,分水器中液体逐渐增多至充满时,上层液体会从左侧支管自动流回A。分水器中上层液体的主要成分为 ,下层液体的主要成分为 。
(6)本实验中,正丁醚的产率为 (精确到1%)。
【答案】(1)先加入正丁醇,再加入浓硫酸。
(2)b(3)浓硫酸;上
(4)D(5)正丁醇;水(6)34%
【解析】
试题分析:(1)步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先向其中加入密度小的正丁醇,然后再加入密度大的浓硫酸,类似浓硫酸的稀释。
(2)水冷凝器的冷却水加入方式是下口进入冷水,热水从上口流出,选项为b。
(3)在反应混合物中,浓硫酸能溶解于水中,正丁醚不溶,正丁醇微溶于水。所以步骤③的目的是初步洗去浓硫酸。由于正丁醚、正丁醇密度都比水小,所以粗产物应从分液漏斗的上口分离出来。
(4)本实验的目的是为了制取正丁醚,而正丁醚的沸点为142℃.所以步骤⑤中,加热蒸馏时应收集142℃时的馏分,选项为D。
(5)液体混合物加热会蒸出,经过冷凝器降温会转化为液体,由于正丁醇的密度比水小,又微溶于水,所以在上层,水在下层。因此分水器中上层液体的主要成分为正丁醇;下层液体的主要成分为水。
(6)n(正丁醇)=37g÷74g/mol=0.5mol ,根据方程式中正丁醇与正丁醚的相互关系可知:正丁醚的理论产物质的量为n(正丁醚)= 0.25mol,m(正丁醚)= 0.25mol×130g/mol=32.5g。实际产的正丁醚的质量为:m(正丁醚)=11g,所以本实验中,正丁醚的产率为(11g÷32.5g)×100%=34%。