Question

12．某兴趣小组在实验室用乙醇、浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷，并探究溴乙烷的性质．反应原理和实验装置如图（加热装置未画出）：
H₂SO₄（浓）+NaBr$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HBr↑　CH₃CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂Br+H₂O

有关数据见下表：

	乙醇	溴乙烷	溴
状态	无色液体	无色液体	深红色液体
密度/（g•cm-3）	0.79	1.44	3.1
沸点/℃	78.5	38.4	59

1．溴乙烷的制备：
（1）若图甲中A加热温度过高或浓硫酸的浓度过大，均会使C中收集到的粗产品呈橙色，原因是A中发生了副反应，其化学方程式为2HBr+H₂SO₄（浓）=Br₂+SO₂+2H₂O；F连接导管通入稀NaOH溶液中，其目的主要是吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空气；导管E的末端须低于D的水面，其目的是使溴乙烷充分冷却，提高产率．
（2）为了除去粗产品中的氧化性杂质，宜选择下列D　（填序号）溶液来洗涤所得粗产品       A．氢氧化钠　　B．碘化钾　　C．碳酸氢钠　　D．亚硫酸钠
（3）粗产品用上述溶液洗涤、分液后，再经过蒸馏水洗涤、分液，然后加入少量的无水硫酸镁固体，静置片刻后过滤，再将所得滤液进行蒸馏，收集到的馏分约10.0 g．从乙醇的角度考虑，本实验所得溴乙烷的产率是53.4%．
2．溴乙烷性质的探究
用如图乙实验装置（铁架台、酒精灯略）验证溴乙烷的性质：
在试管中加入10 mL 6 mol•L^-1NaOH溶液和2 mL溴乙烷，振荡、静置，液体分层，水浴加热．
（4）观察到液体分层现象消失，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应．
（5）为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反应的气体产物为乙烯，将生成的气体通入如图丙装置．a试管中的水的作用是吸收乙醇，若无a试管，b试管中的试剂应为溴水（或溴的CCl₄溶液）．

Answer 1

分析 （1）产生的HBr是用NaBr和浓硫酸反应制备的，若图甲中A加热温度过高或浓硫酸的浓度过大，均会使C中收集到的粗产品呈橙色，考虑到浓硫酸具有强氧化性，反应温度过高会使反应剧烈，产生橙色的Br₂，据此写出反应的方程式；反应产生SO₂，Br₂，HBr气体，会污染大气，用NaOH溶液吸收；导管E处装置的作用是冷凝溴乙烷，提高产率；
（2）去除粗产品中的氧化性杂质，要求不能连同溴乙烷一起反应，同时不应引进新的杂质，据此判断采用的洗涤溶液；
（3）最终收集到10.0g馏分，为溴乙烷（CH₃CH₂Br），从乙醇（CH₃CH₂OH）角度考虑，反应物中为10.0mL乙醇，根据反应关系计算溴乙烷的理论产量；
（4）溴乙烷不溶于水，一开始出现分层，当加入NaOH溶液水浴加热发生反应，产生NaBr和乙醇，乙醇溶于水，则液体分层现象消失，此时表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应；
（5）为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反应的气体产物为乙烯，将生成的气体通入如图丙装置，随着反应的发生，产生的乙烯中可能会混油乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则应先除去混有的乙醇，再验证乙烯，据此解答．

解答 解：（1）产生的HBr是用NaBr和浓硫酸反应制备的，若图甲中A加热温度过高或浓硫酸的浓度过大，均会使C中收集到的粗产品呈橙色，考虑到浓硫酸具有强氧化性，反应温度过高会使反应剧烈，产生橙色的Br₂，则发生反应的化学方程式为：2HBr+H₂SO₄（浓）=Br₂+SO₂+2H₂O，
F连接导管通入稀NaOH溶液中，考虑到反应产生SO₂，Br₂，HBr气体，会污染大气，应用NaOH溶液吸收，则其目的主要是：吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空气，
导管E的末端须低于D的水面，导管E处装置的作用是冷凝溴乙烷，提高产率，则其目的是：使溴乙烷充分冷却，提高产率，
故答案为：2HBr+H₂SO₄（浓）=Br₂+SO₂+2H₂O；吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空气；使溴乙烷充分冷却，提高产率；
（2）去除粗产品中的氧化性杂质，要求不能连同溴乙烷一起反应，同时不应引进新的杂质，
A．氢氧化钠水溶液会与溴乙烷反应，消耗溴乙烷，故A不选；
B．KI能去除氧化性物质，但反应会生成I₂，带来了新杂质I₂，I₂能溶于溴乙烷，故B不选；
C．NaHCO₃能与溴和溴乙烷反应，消耗了溴乙烷，故C不选；
D．Na₂SO₃具有还原性，能去除氧化性物质，且不与溴乙烷反应，故D可选；
故答案为：D；
（3）10mL乙醇的质量为0.79×10g=7.9g，其物质的量为0.172mol，所以理论制得溴乙烷的物质的量为0.172mol，其质量为18.75g，实际上产量为10g，则溴乙烷的产率=$\frac{10g}{18.75g}×100%$=53.4%，
故答案为：53.4%；
（4）溴乙烷不溶于水，一开始出现分层，当加入NaOH溶液水浴加热发生反应，产生NaBr和乙醇，乙醇溶于水，则液体分层现象消失，此时表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应，
故答案为：液体分层现象消失；
（5）为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反应的气体产物为乙烯，将生成的气体通入如图丙装置，随着反应的发生，产生的乙烯中可能会混油乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则应先除去混有的乙醇，再验证乙烯，所以a试管中的水的作用是：吸收乙醇，
若无a试管，b试管中的试剂应为能与乙烯反应而不与乙醇反应，可考虑溴水（或溴的CCl₄溶液），
故答案为：吸收乙醇；溴水（或溴的CCl₄溶液）．

点评 本题考查有机实验操作，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．