Question

溴乙烷是一种难溶于水，密度约为水的密度的1.5倍，沸点为38.4 ℃的无色液体，实验室制取溴乙烷的反应如下：

NaBr+H₂SO₄NaHSO₄+HBr

CH₃CH₂OH+HBrCH₃CH₂Br+H₂O

已知反应物的用量：NaBr(固体)0.3 mol，乙醇0.25 mol，浓硫酸36 mL(98%，密度1.84 g·cm^-3)，水25 mL，其中乙醇的密度约为水的密度的4/5，试完成下列问题：

(1)仅用下图所示仪器安装制取和收集溴乙烷的装置，要求达到安全、损失少、不污染环境的目的，有关仪器的选择和连接顺序为(填数字)_______________。

(2)写出不能选用的仪器(填仪器代码，如甲、乙……)及理由。

不能选用的仪器	理由

(3)反应时，若温度过高，可见有棕色气体产生，写出反应的化学方程式：_________________。

(4)从棕黄色的粗溴乙烷制取无色的溴乙烷，应加入的试剂是_________________，必须使用的仪器是_______________________________________。

(5)本实验的产率为60%，则可制取溴乙烷________________g。

Answer 1

(1)2、9、8、3、4、5

(2)甲：容积小，反应物超过容积的2/3戊：不利于吸收尾气，造成环境污染，并易产生倒吸

(3)2HBr+H₂SO₄(浓)Br₂↑+SO₂↑+2H₂O

(4)NaOH溶液  分液漏斗

(5)16.35

解析：解答本题的关键是使用仪器的选择。(1)甲、乙是作为溴乙烷的制取装置供选用的，应该考虑实验中液体的体积应介于烧瓶容积的1/3—2/3之间为宜。0.25 mol乙醇的体积为0.25mol×46g·mol^-1÷0.8 g·mL^-1≈14 mL，三种液体混合后，不考虑混合时液体的体积变化。V(总)＝36mL+25mL+14mL＝75mL，这一体积超过了甲容器容积的2/3，故应选择乙容器。

(2)由于产品(溴乙烷)的沸点低，受热时会被蒸出，考虑到溴乙烷不溶于水且密度比水大，故可用水收集溴乙烷，此时溴乙烷在水的下层，水起液封作用和冷凝作用避免溴乙烷挥发。反应中由于副反应的发生，会导致蒸出的溴乙烷中混有溴蒸气和HBr气体，这两种气体有毒，必须吸收完全。HBr极易溶于水，为有利于蒸气的吸收，并且防止倒吸，理应选装置丙。

(3)当反应温度过高时，浓H₂SO₄将部分HBr氧化为红棕色的Br₂蒸气。

(4)除去溶在溴乙烷中的溴时，应加入NaOH溶液振荡洗涤，反应的化学方程式为2NaOH+Br₂=NaBr+NaBrO+H₂O，之后用分液漏斗分液，除去水层。

(5)n(H₂SO₄)＝36mL×1.84 g·mL^-1×98％÷98g·mol^-1＝0．66mol

从第一个反应式可判断生成HBr为0．3mol，从第二个反应式判断HBr过量，所以CH₃CH₂Br理论产量为0．25mol×109g·mol^-1＝27.25g，实际产量为：27．25g×60％＝16.35g。