Question

15．溴乙烷是有机合成中的重要原料，实验室合成溴乙烷的装置示意图、相关原理和数据如下：
主反应：NaBr+H₂SO₄→HBr+NaHSO₄
C₂H₅OH?C₂H₅Br+H₂O
副反应：在该实验中经常会有乙醚、溴等副产物生成．

	相对分子质量	密度/（g•cm-3）	沸点/℃	溶解度
乙 醇	46	0.789	78.3	易溶
溴乙烷	109	1.46	38.2	难溶
浓硫酸（H2SO4）	98	1.84	338.0	易溶

实验步骤：
①向A中先加入5mL95%的无水乙醇（0.085mol）和4.5mL的水，加入溴化钠7.725g，再加入沸石，摇匀．在接受器F中加冷水及3mL饱和亚硫酸氢钠溶液，并将其放入冰水浴中．
②在B中加入9.5mL浓硫酸（0.17mol），向A中缓缓滴入浓硫酸，加热体系，控制反应温度，保持反应平稳地发生，直至无油状物馏出为止；
③分出馏出液中的有机层，加入1-2mL浓硫酸以除去乙醚、乙醇、水等杂质，溶液明显分层后，分离得到粗产物；
④将粗产物转入蒸馏瓶中，加入沸石，在水浴上加热蒸馏，收集35-40℃的馏分，称量得5.23g．
回答问题：
（1）仪器B的名称为恒压滴液漏斗；反应装置中有使用C、D两根温度计，其作用是否相同？否（填“是”或“否”），说明理由：C温度计用来测蒸汽的温度，而D温度计用来测反应体系的温度
（2）步骤①在接受器F中加冷水以及将F放入冰水浴中的目的是溴乙烷沸点低、极易挥发，冰水主要可以防止溴乙烷的挥发．饱和亚硫酸氢钠溶液的作用是除去反应中的副产物溴．
（3）步骤②中浓硫酸要缓缓滴加而不一次加入，其作用有abd（填标号）．
a．可以防止乙醇发生碳化   b．避免生成HBr的速度过快，减少其挥发
c．避免溶液发生暴沸      d．减少因浓硫酸氧化HBr而生成副产物溴；
（4）步骤③中分出馏出液中有机层的操作名称为分液．加入浓硫酸除杂后的溶液明显分层，粗产物在上层（填“上”或“下”）；
（5）步骤④蒸馏操作中应选用直形（填“球形”、“直形”或“空气”）冷凝管．
（6）本实验的产率为64%．
（7）有某研究组发现，若将上述的反应装置作如下改进，可以使溴乙烷的产率得到提高．请简述该装置能够提高反应产率的理由：增加了分馏柱，可以有效冷凝回流乙醇，使平衡正向移动，提高产率．

Answer 1

分析 （1）根据常用仪器的名称和用途解答；恒压滴液漏斗漏斗支管可以平衡内外压强，使液体顺利滴下；根据C、D两根温度计在实验装置中的位置确定其作用异同；
（2）溴乙烷沸点低、极易挥发，冰水浴的目的是降低其蒸气的温度，使其液化；溴能与亚硫酸氢钠反应，而溴乙烷与亚硫酸氢钠不反应；
（3）浓硫酸具有吸水性、脱水性、强氧化性，乙醇易被氧化，溴化氢易挥发，据此分析解答；
（4）互不相溶的液体用分液的方法进行分离，根据图表可知，浓硫酸的密度大于溴乙烷；
（5）依据球形冷凝管和直形冷凝管、空气冷凝管适用温度以及溴乙烷的沸点分析；
（6）先根据7.725g溴化钠计算出生成的n（溴乙烷），然后根据m=nM计算理论质量，最后根据转化率的概念来解答；
（7）增加了分馏柱，可以有效冷凝回流乙醇，增加反应物浓度，使平衡正向移动，提高产率．

解答 解：（1）仪器A为烧瓶，具有三个口，名称是三颈烧瓶，仪器B为恒压滴液漏斗，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下，
反应装置中C温度计的水银球的位置位于三颈烧瓶中支管口的正中央，测量的是蒸汽的温度，D温度计用来测反应体系的温度，便于控制反应温度，所以两者作用不同，
故答案为：恒压滴液漏斗；否，C温度计用来测蒸汽的温度，而D温度计用来测反应体系的温度；
（2）溴乙烷沸点为38.2℃，沸点低、极易挥发，冰水浴的目的是降低其蒸气的温度，使其液化，可以防止溴乙烷的挥发，浓硫酸具有强氧化性，能氧化溴化氢生成溴单质，2HBr+H₂SO₄（浓）=Br₂+SO₂↑+2H₂O，溴能与亚硫酸氢钠反应，而溴乙烷与亚硫酸氢钠不反应，在接受器F中加冷水及3mL饱和亚硫酸氢钠溶液，作用为除去反应中的副产物溴，
故答案为：溴乙烷沸点低、极易挥发，冰水主要可以防止溴乙烷的挥发；除去反应中的副产物溴；
（3）a．浓硫酸具有脱水性，乙醇含有碳、氢氧三种元素，可被浓硫酸脱水，缓缓加入可以防止乙醇发生碳化，故a正确；
b．缓缓加入浓硫酸，可控制反应速率，避免生成HBr的速度过快，减少其挥发，故b正确；
c．浓硫酸溶于水放热，但放出的热量不能使该混合溶液暴沸，故c错误；
d．浓硫酸具有强氧化性，能氧化溴化氢生成溴单质，缓缓滴入，能减少因浓硫酸氧化HBr而生成副产物溴，故d正确；
故答案为：abd；
（4）步骤③中分出馏出液中有机层为溴乙烷，溴乙烷不溶于水，可用分液的方法进行分离，浓硫酸（H₂SO₄）密度1.84g•cm^-3，溴乙烷密度1.46g•cm^-3，浓硫酸的密度大于溴乙烷，加入浓硫酸除杂后的溶液明显分层，上层为溴乙烷，下层为浓硫酸，
故答案为：分液；上；
（5）球形、空气冷凝管冷凝的液体，沸点温度较高，通常高于130℃，溴乙烷的沸点为38.2℃，沸点低，只需直形冷凝管，且便于液体流出，
故答案为：直形；
（6）NaBr+H₂SO₄→HBr+NaHSO₄，CH₃CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂Br+H₂O，1mol溴化钠可生成1mol溴乙烷，7.725g溴化钠的物质的量为n=$\frac{7.725g}{103g/mol}$=$\frac{7.725}{103}$mol=0.075mol，生成溴乙烷的质量为0.075mol×109g/mol=8.175g，收集35-40℃的馏分，称量得5.23g，则产率为：$\frac{5.23g}{8.175g}×$100%=64%，
故答案为：64%；
（7）上述的反应装置与原装置比较，增加了分馏柱，可以有效冷凝回流乙醇，使平衡正向移动，提高产率，
故答案为：增加了分馏柱，可以有效冷凝回流乙醇，使平衡正向移动，提高产率．

点评 本题考查有机物制备实验，涉及实验室HBr的制备、物质的分离提纯、对操作与原理的分析评价等，综合考查学生实验分析的能力、知识迁移运用能力，题目难度中等．