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由正丁醇(用n-C4H9OH表示)制备正溴丁烷(沸点:101.6℃)的反应如下:n-C4H9OH+NaBr+H2SO4→n-C4H9Br+NaHSO4+H2O副反应:n-C4H9OH浓H2SO4△CH3CH2CH=CH2↑+H2O2n-C4H9OH浓H2SO4△(n-C4H9)2O+H2O3H2SO4(浓)+2NaBr(
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n-C4H9OH+NaBr+H2SO4→n-C4H9Br+NaHSO4+H2O
副反应:n-C4H9OH
浓H2SO4 |
△ |
2n-C4H9OH
| ||
△ |
3H2SO4(浓)+2NaBr(固)═2NaHSO4+Br2↑+SO2↑+2H2O
已知反应物及其用量:固体NaBr0.24mol,n-C4H9OH0.20mol,浓H2SO429mL,H2O20mL.
制备过程经历如下五个步骤,试回答下列问题:
1.投料:在圆底烧瓶中加入20mL水,再慢慢加入29mL浓硫酸,混合均匀并冷却至室温后,再依次加入0.20mol正丁醇(约18mL)和0.24mol溴化钠,充分振荡后加入几粒沸石.
(1)冷却至室温后再加正丁醇和溴化钠的目的是______.
A.减少HBr的挥发B.防止正丁醇的挥发
C.防止溴化钠被氧化D.防止温度过高导致炭化结焦
(2)本反应中硫酸与溴化作作用生成氢溴酸,氢溴酸与正丁醇作用发生取代反应生成正溴丁烷.硫酸的用量和浓度过大都对本制备不利的主要原因是______.
2.加热回流:反应装置选择Ⅱ而不选择Ⅰ的原因是______.在反应装置中冷凝水应该从______(填A或B)端进水.
3.分离粗产物:反应结束待反应液冷却后,用直形冷凝管换下球形冷凝管,将其变为蒸馏装置进行蒸馏,得到的粗产物中除主产品外,还含下列选项中的______
①C4H9OH ②SO2 ③(C4H9)2O ④Br2⑤NaHSO4 ⑥H2O ⑦H2SO4
4.洗涤粗产物:将馏出液移至分液漏斗中,加入等体积的水洗涤后,分液得有机层.如果不能判断哪层是有机层,可以用______方法来判断.对有机层,进行洗涤除杂、除水后可得到粗产品.
5.收集产物:将干燥好的产物移至小蒸馏瓶中,加热蒸馏,收集99-103℃的馏分.要证明最终产物是n-C4H9Br,方法是______.
▼优质解答
答案和解析
1.(1)A.加入浓硫酸和溴化钠的作用是产生HBr,然后HBr与正丁醇发生取代反应,故A正确;
B.正丁醇易挥发,故冷却至室温也要防止正丁醇挥发的作用,故B正确;
C.浓硫酸与溴化钠在加热时更易发生氧还原反应,故C正确;
D.此温度下还不足以使正丁醇发生炭化结焦,故D错误;
故答案为:ABC;
(2)硫酸用量过大或浓度过大将会使题中的副反应增多,故答案为:加大副反应进行;
2.装置Ⅱ比装置Ⅰ多了一个尾气吸收装置,因本实验中有有毒且易溶于水的HBr、SO2等,故应选择装置Ⅱ,既能消除污染又能防止倒吸.冷凝水应该从B端进入,这样冷凝回流的效果好,
故答案为:II可以防止挥发性尾气进入空气污染环境又能防止倒吸;B;
3.①是未反应完的物质,故存在;②是气体,不会留在蒸馏产物中;③、④是液态副产物,故存在;⑥是液态生成物故存在;⑤、⑦的沸点高,不会被蒸馏出来,
故答案为:①③④⑥;
4.利用有机层与水层在水溶性上的差异,可以从任意一层取少量溶液加水,如混溶液则该层为水层;不混溶则为有机层,
故答案为:从任意一层取少量溶液加水,如混溶液则该层为水层;不混溶则为有机层;
5.证明某一纯净物最好的方法是根据纯净物本身的性质,如固体的熔点、液体的沸点等,故答案为:测定产品的沸点.
B.正丁醇易挥发,故冷却至室温也要防止正丁醇挥发的作用,故B正确;
C.浓硫酸与溴化钠在加热时更易发生氧还原反应,故C正确;
D.此温度下还不足以使正丁醇发生炭化结焦,故D错误;
故答案为:ABC;
(2)硫酸用量过大或浓度过大将会使题中的副反应增多,故答案为:加大副反应进行;
2.装置Ⅱ比装置Ⅰ多了一个尾气吸收装置,因本实验中有有毒且易溶于水的HBr、SO2等,故应选择装置Ⅱ,既能消除污染又能防止倒吸.冷凝水应该从B端进入,这样冷凝回流的效果好,
故答案为:II可以防止挥发性尾气进入空气污染环境又能防止倒吸;B;
3.①是未反应完的物质,故存在;②是气体,不会留在蒸馏产物中;③、④是液态副产物,故存在;⑥是液态生成物故存在;⑤、⑦的沸点高,不会被蒸馏出来,
故答案为:①③④⑥;
4.利用有机层与水层在水溶性上的差异,可以从任意一层取少量溶液加水,如混溶液则该层为水层;不混溶则为有机层,
故答案为:从任意一层取少量溶液加水,如混溶液则该层为水层;不混溶则为有机层;
5.证明某一纯净物最好的方法是根据纯净物本身的性质,如固体的熔点、液体的沸点等,故答案为:测定产品的沸点.
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