题目内容

5.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见图,相关物质的物理性质见附表).
相对分
子质量
密度
/(g•cm-3
沸点/℃
1603.11958.8
苯甲醛1061.04179
1,2-二氯乙烷991.235183.5
间溴苯甲醛1851.587229
其实验步骤为:
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升温至60℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却.
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液.有机相用10%NaHCO3溶液洗涤.
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水硫酸钙固体,放置一段时间后过滤.
步骤4:为了防止间溴苯甲醛因温度过高被氧化,把步骤3处理得到的间溴苯甲醛加入少量锌粉,同时采用某种技术,收集相应馏分,其中收集到间溴苯甲醛为3.7g.
(1)实验装置中采用的加热方式为水浴加热,冷凝管的作用为导气、冷凝回流,锥形瓶中的试剂应为NaOH.
(2)步骤1所加入的无水AlCl3的作用为催化剂.
(3)步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的Br2、HCl(填化学式).
(4)步骤3中加入的无水硫酸钙固体的目的是除去有机相的水.
(5)步骤4中,某种技术为减压蒸馏.
(6)本实验所得到的间溴苯甲醛产率是40.0%.

分析 苯甲醛与溴在氯化铝催化作用下在60℃时反应生成间溴苯甲醛,通式生成HBr,经冷凝回流可到间溴苯甲醛,生成的HBr用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,有机相中含有Br2,加入HCl,可用碳酸氢钠除去,有机相加入无水MgSO4固体,可起到吸收水的作用,减压蒸馏,可降低沸点,避免温度过高,导致间溴苯甲醛被氧化,以此解答该题.

解答 解:(1)由无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛(5.3g)充分混合后,升温至60℃可知,需用水浴加热的方式;因溴易挥发,为使溴充分反应,应进行冷凝回流,以增大产率,反应发生取代反应,生成间溴苯甲醛的同时生成HBr,用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,
故答案为:水浴加热;导气、冷凝回流;NaOH;
(2)将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合,三种物质中无水AlCl3为催化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,苯甲醛为反应物,
故答案为:催化剂;
(3)将反应混合物含有溴,缓慢加入一定量的稀盐酸中,加入碳酸氢钠,可与Br2、HCl反应,
故答案为:Br2、HCl;
(4)经洗涤的有机相含有水,加入适量无水MgSO4固体,可起到除去有机相的水的作用,
故答案为:除去有机相的水;
(5)减压蒸馏,可降低沸点,避免温度过高,导致间溴苯甲醛被氧化,
故答案为:减压蒸馏;
(6)苯甲醛完全反应生成间溴苯甲醛的理论产量为5.3g×$\frac{185}{106}$,故间溴苯甲醛的产率为$\frac{3.7g}{5.3g×\frac{185}{106}}$×100%=40.0%,
故答案为:40.0%.

点评 本题考查有机物制备实验,涉及对装置及操作的分析评价、物质的分离提纯、产率计算等,难度中等,注意操作规范性及仪器作用.

练习册系列答案
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10.环己酮是重要的化工原料,也是重要的工业溶剂.实验室制备环己酮的原理、有关数据及装置示意图如图:
反应原理:如图1所示

反应放热,温度过高或者重铬酸钠过量会进一步氧化.
主要物料及产物的物理参数:
名称性状密度溶点℃沸点℃溶解度
乙醚
环已醇无色,有刺激性气味0.962425.93161.55.67g/100mL
环已酮无色,有刺激性气味0.9478-155.72.4g/100mL
实验装置:
如图2所示
实验步骤:
Ⅰ.投料:在100mL三颈烧瓶中加入20mL水,慢慢加入5mL浓硫酸摇动,振荡下缓慢加入5mL(4.8g,0.048mol)环己醇,并将混合液温度降至30℃以下.将5g(0.019mol)重铬酸钠溶于水得橙红色溶液备用.
Ⅱ.反应:将约$\frac{1}{5}$的重铬酸钠溶液加入三颈烧瓶中,充分搅拌使之混合均匀.冷水浴冷却,控制反应温度在55~60℃.待橙红色消失后,再将剩余的重铬酸钠溶液分四次加入到三颈烧瓶中.当温度自动下降时,加入4mL甲醇使反应液完全变成墨绿色(三价铬);
Ⅲ.蒸馏:在反应瓶中加入30mL水,并改为蒸馏装置,收集90~99℃之间的馏分(环己酮与水的共沸物)至无油珠为止;
Ⅳ.萃取、干燥:将馏出液用食盐饱和后转入分液漏斗中,分出有机层.水层用8mL乙醚提取一次,将乙醚提取液和有机层合并,用无水硫酸镁干燥; 5.蒸馏,收集环己酮产品2.6g. 请回答下列问题:
(1)装置A的名称是分液漏斗.
(2)完成并配平反应方程式:
3+1 Na2Cr2O7+4H2SO4→3+1  Na2SO4+1  Cr2(SO43+7 H2O
(3)反应过程中加入甲醇后有无色气体生成.加入甲醇的作用是将过量的重铬酸钠还原,防止环己酮继续被氧化,请用离子方程式表示反应原理CH3OH+Cr2O72-+8H+→CO2↑+2Cr3++6H2O.
(4)步骤4向馏出液加入食盐的目的是利用盐析原理,减少环己酮在水中的溶解度,有利于分层,将乙醚提取液和有机层合并的原因是减少环己酮在水中溶解造成的损失.
(5)计算所得产品的产率55.3%.(保留三位有效数字)

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