Question

7．某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H₂SO₄和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物，设计了如图所示装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．

请根据实验步骤，回答下列问题：
（1）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．
竖直冷凝管接通冷凝水，进水口是Ⅱ（填“I”或“Ⅱ”）；竖直冷凝管的主要作用是冷凝回流．
（2）理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚（CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃）、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等．熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子并打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物，已知B、C装置中为常见物质的水溶液．
B装置检验的物质是溴化氢，写出C装置中主要的化学方程式：CH₃CH₂CH=CH₂+Br₂→BrCH₂CHBrCH₂CH₃．
（3）为了进一步分离提纯1-溴丁烷，该兴趣小组同学查得相关有机物的数据如表所示：

物质	熔点/℃	沸点/℃
1-丁醇	-89.5	117.3
1-溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1-丁烯	-185.3	-6.5

请你补充下列实验步骤，直到分离出1-溴丁烷．
①待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管；
②插上带橡皮塞的温度计；
③关闭a，打开b；
④接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入；
⑤迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分．
（4）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是0.70．（答案用小数表示，保留2位小数）

Answer 1

分析 （1）采取逆流原理通入冷凝水，以保证水充满冷凝管，起到充分冷凝的作用；有机物易挥发，冷凝管起冷凝回流作用；
（2）由（3）中物质沸点可知，反应生成的1-丁烯、溴化氢及水蒸气会进入B、C中，装置B、C可以检验1-丁烯、溴化氢的存在，先用石蕊试液或硝酸银溶液检验HBr的存在，再选择试剂溴水或高锰酸钾溶液检验1-丁烯；
（3）利用蒸馏法分离出1-溴丁烷，具体操作为：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，插上带橡皮塞的温度计，关闭活塞a，打开活塞b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分；
（4）进行过量计算，根据不足量物质计算1-溴丁烷的理论产量，其产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）采取逆流原理通入冷凝水，以保证水充满冷凝管，起到充分冷凝的作用，即竖直冷凝管冷凝水流从下口Ⅱ进，从上口Ⅰ流出；
有机物易挥发，冷凝管起冷凝回流作用，充分利用原料，
故答案为：Ⅱ；冷凝回流；
（2）由（3）中物质沸点可知，反应生成的1-丁烯、溴化氢及水蒸气会进入B、C中，装置B、C可以检验1-丁烯、溴化氢的存在，先用石蕊试液或硝酸银溶液检验HBr的存在，再选择试剂溴水或高锰酸钾溶液检验1-丁烯，与溴水反应方程式为：CH₃CH₂CH=CH₂+Br₂→BrCH₂CHBrCH₂CH₃，
故答案为：溴化氢；CH₃CH₂CH=CH₂+Br₂→BrCH₂CHBrCH₂CH₃；
（3）利用蒸馏法分离出1-溴丁烷，具体操作为：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，插上带橡皮塞的温度计，关闭活塞a，打开活塞b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从a处流入，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分，
故答案为：③a，b；④d处； ⑤101.6℃；
（4）7.4g 1-丁醇完全反应需要NaBr的质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×103g/mol=10.3g＜13g，故丁醇不足，则理论上得到1-溴丁烷质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×137g/mol=13.7g，实际得到9.6g 1-溴丁烷，故其产率=（9.6g÷13.7）=0.70，
故答案为：0.70．

点评 本题有机物的实验制备方案、物质的检验、混合物分离提纯、产率计算等，明确原理是解题关键，题目难度中等．