Question

2．正丁醚常用作有机反应的溶剂．实验室制备正丁醚的主要实验装置如图：
反应物和产物的相关数据如下

	相对分子质量	沸点/℃	密度（g•cm-3）	水中溶解性
正丁醇	74	117.2	0.8109	微溶
正丁醚	130	142.0	0.7704	几乎不溶

合成正丁醚的步骤：
①将6mL浓硫酸和37g正丁醇，按一定顺序添加到A中，并加几粒沸石．
②加热A中反应液，迅速升温至135℃，维持反应一段时间．分离提纯：
③待A中液体冷却后将其缓慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中，振摇后静置，分液得粗产物．
④粗产物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗涤，分液后加入约3g无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．
⑤将上述处理过的粗产物进行蒸馏，收集馏分，得纯净正丁醚11g．
请回答：
（1）步骤①中浓硫酸和正丁醇的添加顺序为先加正丁醇，再加浓H₂SO₄或将浓H₂SO₄滴加到正丁醇中．
写出步骤②中制备正丁醚的化学方程式2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O．
（2）加热A前，需先从b（填“a”或“b”）口向B中通入水．
（3）步骤③的目的是初步洗去浓H₂SO₄，振摇后静置，粗产物应从分液漏斗的上（填“上”或“下”）口分离出．
（4）步骤④中最后一次水洗的目的为洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐Na₂SO₄．
（5）步骤⑤中，加热蒸馏时应收集d（填选项字母）左右的馏分．
a．100℃b． 117℃c． 135℃d．142℃
（6）反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质，且分为上下两层，随着反应的进行，分水器中液体逐渐增多至充满时，上层液体会从左侧支管自动流回A．分水器中上层液体的主要成分为：正丁醇，下层液体的主要成分为水．（填物质名称）
（7）本实验中，正丁醚的产率为33.85%．

Answer 1

分析 （1）根据浓硫酸的稀释操作，进行迁移解答；正丁醇在浓硫酸、加热135℃条件下发生分子间脱水反应生成CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃；
（2）采取逆流原理通入冷凝水进行充分冷却；
（3）用水可以溶解浓硫酸；正丁醇、正丁醚不溶于水，溶液分层，粗产品的密度小于水在上层；
（4）有机层中会残留NaOH及中和反应生成的盐Na₂SO₄，用水溶解除去；
（5）正丁醚沸点为142℃，粗产品中含有正丁醇，其沸点为117.2℃，低于正丁醚的沸点，加热蒸馏正丁醇先汽化；
（6）反应控制温度135℃，高于正丁醇的沸点，正丁醇、水均挥发，从球形冷凝管中冷凝回流的为正丁醇、水，正丁醇微溶于水，在分水器中会分层，密度小的在上层；
（7）根据正丁醇的质量计算正丁醚的理论产量，样品产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）因为浓硫酸的密度大，应将浓硫酸加到正丁醇中，防止发生迸溅，所以正确的操作方法为：先加正丁醇，再加浓H₂SO₄或将浓H₂SO₄滴加到正丁醇中；
正丁醇在浓硫酸、加热135℃条件下发生分子间脱水反应生成CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃，反应方程式为：2CH₃CH₂CH₂CH₂OH CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，
故答案为：先加正丁醇，再加浓H₂SO₄或将浓H₂SO₄滴加到正丁醇中；2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O；
（2）采取逆流原理通入冷凝水，使冷凝管充分冷凝水，进行充分冷却，即从b口通入冷凝水，
故答案为：b；
（3）用水可以洗去混有的浓H₂SO₄；正丁醇、正丁醚不溶于水，溶液分层，粗产品的密度小于水在上层，应从分液漏斗的上口分离出，
故答案为：浓H₂SO₄；上；
（4）步骤④中最后一次水洗，可以洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐Na₂SO₄，
故答案为：洗去有机层中残留的NaOH及中和反应生成的盐Na₂SO₄；
（5）正丁醚沸点为142℃，粗产品中含有正丁醇，其沸点为117.2℃，低于正丁醚的沸点，加热蒸馏正丁醇先汽化，加热蒸馏时应收集142℃左右的馏分，
故答案为：d；
（6）反应控制温度135℃，高于正丁醇的沸点，正丁醇、水均挥发，从球形冷凝管中冷凝回流的为正丁醇、水，正丁醇微溶于水，密度小于水，在分水器中会分层，正丁醇在上层，水在下层，
故答案为：正丁醇；水；
（7）由2CH₃CH₂CH₂CH₂OHCH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，可知37g正丁醇完全反应得到正丁醚的质量为：$\frac{37g}{74g/mol}$×$\frac{1}{2}$×130g/mol=32.5g，
所以样品产率为：$\frac{11g}{32.5g}$×100%=33.85%，
故答案为：33.85%．

点评 本题考查有机物的制备实验，题目难度中等，侧重考查物质分离提纯、对原理与操作的分析评价、产率计算等知识，明确实验目的及制备原理为解答关键，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．