Question

4．正丁醛是一种化工原料．某实验小组利用如图装置合成正丁醛．发生的反应如下：
CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{H_{2}SO_{4}△}^{Na_{2}Cr_{2}O_{7}}$CH₃CH₂CH₂CHO
反应物和产物的相关数据如下：

	沸点/℃	密度（g•cm-3）	水中溶解性
正丁醇	117.2	0.8109	微溶
正丁醛	75.5	0.8107	微溶

实验步骤如下：
①将6.0gNa₂Cr₂O₇放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中．
②在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，加热．当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液．滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以下的馏分．
③将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量2.0g．
回答下列问题：
（1）B仪器的名称是分液漏斗，D仪器的名称是冷凝管．
（2）将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分液时，水在下层（填“上”或“下”）
（3）反应温度应保持在90～95℃，其原因是保证正丁醛及时蒸出；又可尽量避免其被进一步氧化（或温度过高被氧化为丁酸）．
（4）本实验中，正丁醛的产率为51.4%．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 ①将6.0gNa₂Cr₂O₇放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中，该物质作催化剂，注意先后顺序，相当于稀释浓硫酸；
②在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，沸石防暴沸，加热；当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液，滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以下的馏分，得到的馏分中含有正丁醛；
③将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量2.0g，得到正丁醛；
（1）B仪器的名称是分液漏斗，D仪器的名称是冷凝管；
（2）正丁醛密度小于水，且在水中溶解度较小；
（3）温度过高，正丁醛能被氧化生成丁酸；
（4）设正丁醛的产率为x，则正丁醇的利用率为x，根据关系式C₄H₁₀O～C₄H₈O列方程计算．

解答 解：①将6.0gNa₂Cr₂O₇放入100mL烧杯中，加30mL水溶解，再缓慢加入5mL浓硫酸，将所得溶液小心转移至B中，该物质作催化剂，注意先后顺序，相当于稀释浓硫酸；
②在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石，沸石防暴沸，加热；当有蒸汽出现时，开始滴加B中溶液，滴加过程中保持反应温度为90～95℃，在E中收集90℃以下的馏分，得到的馏分中含有正丁醛；
③将馏出物倒入分液漏斗中，分去水层，有机层干燥后蒸馏，收集75～77℃馏分，产量2.0g，得到正丁醛；
（1）B仪器的名称是分液漏斗，D仪器的名称是冷凝管，故答案为：分液漏斗；冷凝管；
（2）正丁醛密度小于水，且在水中溶解度较小，所以将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分液时，水在下层，故答案为：下；
（3）温度过高，正丁醛能被氧化生成丁酸，且能保证及时蒸出正丁醛，故答案为：保证正丁醛及时蒸出；又可尽量避免其被进一步氧化（或温度过高被氧化为丁酸）；
（4）设正丁醛的产率为x，则正丁醇的利用率为x，根据关系式，
C₄H₁₀O～C₄H₈O
74       72
4xg      2g
74：4=4xg：2g
解得：x=$\frac{74×2}{72×4}$×100%=51.4%，
故答案为：51.4．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及实验基本操作、基本计算、仪器的选取和用途、物质分离和提纯等知识点，明确实验原理及基本操作方法、仪器用途等知识点即可解答，知道（4）题产率的计算方法，题目难度不大．