Question

由正丁醇（用n-C₄H₉OH表示）制備正溴丁烷（沸點：101.6℃）的反應如下：
n-C₄H₉OH+NaBr+H₂SO₄→n-C₄H₉Br+NaHSO₄+H₂O
副反應：n-C₄H₉OH 

濃H2SO4

△

CH₃CH₂CH=CH₂↑+H₂O
2n-C₄H₉OH

濃H2SO4

△

（n-C₄H₉）₂O+H₂O
3H₂SO₄（濃）+2NaBr（固）═2NaHSO₄+Br₂↑+SO₂↑+2H₂O
已知反應物及其用量：固體NaBr0.24mol，n-C₄H₉OH0.20mol，濃H₂SO₄29mL，H₂O20mL．
制備過程經歷如下五個步驟，試回答下列問題：
1．投料：在圓底燒瓶中加入20mL水，再慢慢加入29mL濃硫酸，混合均勻并冷卻至室溫后，再依次加入0.20mol正丁醇（約18mL）和0.24mol溴化鈉，充分振蕩后加入幾粒沸石．
（1）冷卻至室溫后再加正丁醇和溴化鈉的目的是

 

．
A．減少HBr的揮發B．防止正丁醇的揮發
C．防止溴化鈉被氧化D．防止溫度過高導致炭化結焦
（2）本反應中硫酸與溴化作作用生成氫溴酸，氫溴酸與正丁醇作用發生取代反應生成正溴丁烷．硫酸的用量和濃度過大都對本制備不利的主要原因是

 

．
2．加熱回流：反應裝置選擇Ⅱ而不選擇Ⅰ的原因是

 

．在反應裝置中冷凝水應該從

 

（填A或B）端進水．
3．分離粗產物：反應結束待反應液冷卻后，用直形冷凝管換下球形冷凝管，將其變為蒸餾裝置進行蒸餾，得到的粗產物中除主產品外，還含下列選項中的

 

①C₄H₉OH    ②SO₂ ③（C₄H₉）₂O   ④Br₂⑤NaHSO₄ ⑥H₂O    ⑦H₂SO₄
4．洗滌粗產物：將餾出液移至分液漏斗中，加入等體積的水洗滌后，分液得有機層．如果不能判斷哪層是有機層，可以用

 

方法來判斷．對有機層，進行洗滌除雜、除水后可得到粗產品．
5．收集產物：將干燥好的產物移至小蒸餾瓶中，加熱蒸餾，收集99-103℃的餾分．要證明最終產物是n-C₄H₉Br，方法是

 

．

Answer 1

分析：1．（1）正丁烷、HBr易揮發，且濃硫酸可以氧化溴化鈉，故冷卻至室溫再加入試劑；
（2）由信息可知，反應過程存在副反應，硫酸的用量和濃度過大會加大副反應進行；
2．尾氣中含有HBr、溴丁烷、二氧化硫等有毒物質，直接排放空氣中會污染環境；應該采取逆流原理通冷凝水；
3．根據發生的反應及反應不能完全轉化進行判斷，二氧化硫是氣體，不會留在蒸餾產物中，硫酸氫鈉、硫酸的沸點高，不會被蒸餾出來；
4．利用有機層與水層在水溶性上的差異，可以從任意一層取少量溶液加水，根據是否分層判斷；
5．證明某一純凈物最好的方法是根據純凈物本身的性質，如固體的熔點、液體的沸點等．

解答：解：1．（1）A．加入濃硫酸和溴化鈉的作用是產生HBr，然后HBr與正丁醇發生取代反應，故A正確；
B．正丁醇易揮發，故冷卻至室溫也要防止正丁醇揮發的作用，故B正確；
C．濃硫酸與溴化鈉在加熱時更易發生氧還原反應，故C正確；
D．此溫度下還不足以使正丁醇發生炭化結焦，故D錯誤；
故答案為：ABC；
（2）硫酸用量過大或濃度過大將會使題中的副反應增多，故答案為：加大副反應進行；
2．裝置Ⅱ比裝置Ⅰ多了一個尾氣吸收裝置，因本實驗中有有毒且易溶于水的HBr、SO₂等，故應選擇裝置Ⅱ，既能消除污染又能防止倒吸．冷凝水應該從B端進入，這樣冷凝回流的效果好，
故答案為：II可以防止揮發性尾氣進入空氣污染環境又能防止倒吸；B；
3．①是未反應完的物質，故存在；②是氣體，不會留在蒸餾產物中；③、④是液態副產物，故存在；⑥是液態生成物故存在；⑤、⑦的沸點高，不會被蒸餾出來，
故答案為：①③④⑥；
4．利用有機層與水層在水溶性上的差異，可以從任意一層取少量溶液加水，如混溶液則該層為水層；不混溶則為有機層，
故答案為：從任意一層取少量溶液加水，如混溶液則該層為水層；不混溶則為有機層；
5．證明某一純凈物最好的方法是根據純凈物本身的性質，如固體的熔點、液體的沸點等，故答案為：測定產品的沸點．

點評：本題考查利用正丁醇制備正溴丁烷、物質的分離提純、實驗方案設計，比較全面考查化學基礎知識，題目閱讀量較大，對學生的心理素質有一定的要求，是對學生綜合能力的考查．