Question

某兴趣小组同学在实验室用加热l-丁醇、浓H₂SO₄和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物，设计了如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．
请根据实验步骤，回答下列问题：

（1）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．冷凝回流的主要目的是

 

．
（2）理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚（CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃）、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等．
①熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物．B、C中应盛放的试剂分别是

 

．
②有同学拟通过红外光谱仪鉴定所得产物中是否含有“-CH₂CH₂CH₂CH₃”，来确定副产物中存在丁醚．请你对该同学的观点进行评价：

 

．
（3）为了进一步分离、提纯1-溴丁烷，该兴趣小组同学查得相关有机物的有关数据如下：

物质	熔点/℃	沸点/℃
1-丁醇	-89.5	117.3
1-溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1-丁烯	-185.3	-6.5

请你补充下列实验步骤，直到分离出1-溴丁烷．
①待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管；
②

 

；③

 

；
④

 

；⑤

 

，收集所得馏分．
（4）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）装置图分析冷凝回流的主要目的是提高反应物的利用率；
（2）①理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚（CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃）、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等，能通过装置BC检出的是气体应检验1-丁烯、溴化氢的存在，先检验溴化氢的存在用石蕊试液或硝酸银溶液检验，后检验1-丁烯，选择试剂为溴水或高锰酸钾溶液褪色验证；
②根据红外光谱仪的作用，进行分子结构和化学组成分析；1-溴丁烷和丁醚都含有取代基正丁基“-CH₂CH₂CH₂CH₃”；
（3）提纯1-溴丁烷，收集所得馏分为1-溴丁烷，所以须将1-溴丁烷先汽化，后液化，汽化须温度达其沸点101.6℃，需要理由蒸馏装置可知温度，冷却等操作规程设计步骤；
（4）依据化学方程式分析1-丁醇、NaBr反应情况，依据化学方程式计算生成的1-溴丁烷质量，依据产率=

实际量

理论量

×100%计算得到．

解答： 解：（1）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．冷凝回流的主要目的是，充分利用反应物，提高反应物的转化率，
故答案为：充分反应，提高反应物的转化率；  
（2）①理论上，上述反应的副产物可能有：丁醚（CH₃CH₂CH₂CH₂-O-CH₂CH₂CH₂CH₃）、1-丁烯、溴化氢、硫酸氢钠、水等，能通过装置B、C装置检出的是气体，应检验1-丁烯、溴化氢的存在，先检验溴化氢的存在用石蕊试液或硝酸银溶液检验，通过石蕊试液溶液变红色（通过硝酸银溶液生成浅黄色沉淀）证明溴化氢的生成；后检验1-丁烯，选择试剂为溴水或高锰酸钾溶液，通过为溴水或高锰酸钾溶液褪色证明生成的产物中含有1-丁烯，
故答案为：石蕊试液（或AgNO₃溶液）、溴水（或酸性KMnO₄溶液）；
 ②红外光谱仪利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析，产物CH₃CH₂CH₂CH₂Br也含有-CH₂CH₂CH₂CH₃，所以不能通过红外光谱仪来确定副产物中是否存在丁醚（CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃），
故答案为：不可以，产物1-溴丁烷中也含有“-CH₂CH₂CH₂CH₃”；
（3）提纯1-溴丁烷，收集所得馏分为1-溴丁烷，所以须将1-溴丁烷先汽化，后液化，汽化须温度达其沸点101.6℃，利用蒸馏原理和装置设计的步骤为：
①待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，②插上带橡皮塞的温度计  ③关闭a，打开b  ④接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入  ⑤迅速升高温度至101.6℃；通过蒸到分离、提纯1-溴丁烷；
故答案为：②插上带橡皮塞的温度计；③关闭a，打开b；④接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d处流入； ⑤迅速升高温度至101.6℃；
（4）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，依据化学方程式计算判断反应情况：
CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄

△

CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O
74             103
7.4g           10.3g
溴化钠过量，则1-丁醇全部反应生成1-溴丁烷物质的量为0.1mol，质量=0.1mol×137g/mol=13.7g；
蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷，产率=

9.6g

13.7g

×100%=70%，
故答案为：70%．

点评：本题主要考查了1-溴丁烷的制取实验，混合物分离的实验操作步骤和过程分析判断，明确反应原理是解答的关键，题目难度中等．