题目内容
溴乙烷(CH3CH2Br)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,实验室由乙醇(CH3CH2OH)制溴乙烷的反应如下:NaBr+H2SO4
NaHSO4+HBr
CH3CH2OH+HBr
CH3CH2Br+H2O
已知反应物的用量:0.3 mol NaBr(固体)、0.25 mol乙醇、36 mL浓硫酸(98%,密度为1.84 g·cm-3)、25 mL水,其中乙醇的密度约为水的密度的4/5。试回答:
(1)仅用下图所示仪器来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)。
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(2)写出不能选用的仪器及理由____________________。
(3)反应时若温度过高,可以观察到红棕色气体生成,写出此反应的化学方程式_________
____________________。
(4)用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。
(1)2 8 9 3 4 5
(2)甲:容积小,反应物超过其容积的2/3;戊:不利于吸收尾气,易造成环境污染,并产生倒吸
(3)2HBr+H2SO4(浓)
Br2+SO2↑+2H2O
(4)NaOH溶液 分液漏斗
(5)16.35
解析:(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体积应介于烧瓶容积的1/3—2/3为宜。0.25 mol乙醇的体积为0.25 mol×46 g·mol-1×0.8 g·cm-3≈14 mL,三种液体混合后,不考虑混合时液体的体积变化,则V总=36 mL+25 mL+14 mL=75 mL,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,此时溴乙烷沉于水的下层,水起液封作用和冷凝作用,避免溴乙烷挥发(溴乙烷蒸气有毒),由此可见收集溴乙烷必须要用仪器己和丁,其中己连接乙。
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,为了有利于蒸气的吸收,防止倒吸,应选用丙。
(3)反应温度高,HBr和浓H2SO4会发生氧化还原反应,红棕色气体为溴蒸气。
(4)粗溴乙烷呈现棕黄色是由于混有了Br2,要除去Br2,可用NaOH溶液吸收。
(5)n(H2SO4)=36 mL×1.84 g·mL-1×98%/98 g·mol-1≈0.66 mol,从第一个反应式可判断出HBr为0.3 mol,从第二个反应式判断出HBr过量,CH3CH2Br的物质的量根据CH3CH2OH物质的量确定,所以CH3CH2Br理论产量为0.25 mol×109 g·mol-1=27.25 g,溴乙烷的实际产量为27.25 g×60%=16.35 g。