Question

14．正丁醚常用作有機(jī)反應(yīng)的溶劑．實(shí)驗(yàn)室制備正丁醚的反應(yīng)和主要實(shí)驗(yàn)裝置如下：
2CH₃CH₂CH₂CH₂OH$?_{135℃}^{濃硫酸}$（CH₃CH₂CH₂CH₂）O+H₂O 反應(yīng)物和生成物的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	相對分子質(zhì)量	沸點(diǎn)/℃	密度/g•cm3	水中溶解性
正丁醇	74	117.2	0.8109	微溶
正丁醚	130	142.0	0.7704	幾乎不溶

合成反應(yīng)：
①將6mL濃硫酸和37g正丁醇，按一定順序添加到A中，并加幾粒沸石．
②加熱A中反應(yīng)液，迅速升溫至135℃，維持反應(yīng)一段時(shí)間．
分離提純：
③待A中液體冷卻后將其緩慢倒入盛有70mL水的分液漏斗中，振搖后靜置，分液得粗產(chǎn)物．
④粗產(chǎn)物依次用40mL水，20mLNaOH溶液和40mL水洗滌，分液后加入約3g無水氯化鈣顆粒，靜置一段時(shí)間后棄去氯化鈣．
⑤將上述處理過的粗產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾，收集餾分，得純凈正丁醚13g．
回答下列問題：
（1）步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序?yàn)橄燃尤胝�丁醇，再加入濃硫酸�?br />（2）加熱A前，需先從b（填“a”或“b”）口向B中通入水．
（3）反應(yīng)過程中會(huì)觀察到分水器中收集到液體物質(zhì)，且分為上下兩層，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分水器中液體逐漸增多至充滿時(shí)，上層液體會(huì)從左側(cè)支管自動(dòng)流回A．分水器中上層液體的主要成分為正丁醇，采用分水器除了可以提高正丁醇的利用率，還可以起到不斷分離出水，促使平衡正向移動(dòng)作用（根據(jù)有關(guān)化學(xué)理論回答）．
（4）步驟③的目的是初步洗去濃硫酸，振搖后靜置，粗產(chǎn)物應(yīng)在分液漏斗的上（填“上”或“下”）口分離出．
（5）若溫度過高會(huì)發(fā)生副反應(yīng)生成烯烴，可能的反應(yīng)方程式為CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$ CH₃CH₂CH=CH₂↑+H₂O．
（6）步驟⑤中，加熱蒸餾時(shí)應(yīng)收集142℃左右的餾分．本實(shí)驗(yàn)中，正丁醚的產(chǎn)率為40.0%．

Answer 1

分析 （1）步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序類似濃硫酸的稀釋；
（2）冷凝水的水流方向和氣流方向相反，逆流冷凝效果好，需下口進(jìn)，上口出；
（3）液體混合物加熱會(huì)蒸發(fā)出，經(jīng)過冷凝器降溫轉(zhuǎn)化為液體，由于正丁醇的密度比水小且微溶于水，故正丁醇在上層，水在下層；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素進(jìn)行解答，減少生成物濃度，可以促使平衡正向移動(dòng)，提高1-丁醇轉(zhuǎn)化率；
（4）在反應(yīng)混合物中，濃硫酸能溶解于水，正丁醚不溶，正丁醇微溶于水，所以步驟③的目的是初步洗去濃硫酸；分液漏斗中振蕩靜置后，上層液體中為密度比水小的正丁醚和正丁醇，從分液漏斗的上口倒出；
（5）1-丁醇在濃硫酸作用下能夠發(fā)生消去反應(yīng)生成1-丁烯；
（6）正丁醚沸點(diǎn)為142℃，粗產(chǎn)品中含有正丁醇，其沸點(diǎn)為117.2℃，低于正丁醚的沸點(diǎn)，加熱蒸餾正丁醇先汽化；根據(jù)正丁醇的質(zhì)量計(jì)算正丁醚的理論產(chǎn)量，樣品產(chǎn)率=（實(shí)際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量）×100%．

解答 解：（1）正丁醇的密度小于濃硫酸，為防止液體飛濺，步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序類似濃硫酸的稀釋，先加入正丁醇，再加入濃硫酸，
故答案為：先加入正丁醇，再加入濃硫酸；
（2）冷凝水的水流方向和氣流方向相反，下口進(jìn)，上口出，所以加熱A前，需先從“b”口向B中通入水，克服水的重力充滿冷凝管，與氣體逆流，冷凝效果好，
故答案為：b；
（3）分水器中收集到液體物質(zhì)，因正丁醇密度比水小且微溶于水，會(huì)分為上下兩層，上層為正丁醇，下層主要成分為水，要提高1-丁醇的轉(zhuǎn)化率，可以減小生成物濃度，逆反應(yīng)速率減小，平衡向著正向移動(dòng)，不斷分離出水，促使平衡正向移動(dòng)，
故答案為：正丁醇；不斷分離出水，促使平衡正向移動(dòng)；
（4）在反應(yīng)混合物中，濃硫酸能溶解于水，正丁醚不溶，正丁醇微溶于水，所以步驟③的目的是初步洗去濃硫酸；分液漏斗中振蕩靜置后，上層液體中為密度比水小的正丁醚和正丁醇，從分液漏斗的上口倒出，
故答案為：濃硫酸；上；
（5）若溫度過高，在濃硫酸作用下，1-丁醇能夠發(fā)生消去反應(yīng)，分子內(nèi)脫水生成1-丁烯，反應(yīng)方程式為：CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$ CH₃CH₂CH=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂CH₂CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$ CH₃CH₂CH=CH₂↑+H₂O；
（6）正丁醚沸點(diǎn)為142℃，粗產(chǎn)品中含有正丁醇，其沸點(diǎn)為117.2℃，低于正丁醚的沸點(diǎn)，加熱蒸餾正丁醇先汽化，加熱蒸餾時(shí)應(yīng)收集142℃左右的餾分，由2CH₃CH₂CH₂CH₂OH CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O，可知37g正丁醇完全反應(yīng)得到正丁醚的質(zhì)量為$\frac{37g}{74g/mol}$×$\frac{1}{2}$×130g/mol=32.5g，故樣品產(chǎn)率為
$\frac{13g}{32.5g}$×100%=40.0%，
故答案為：142；40.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了正丁醚的制取方法，注意掌握正丁醚的反應(yīng)原理及制取方法，注意實(shí)驗(yàn)的基本操作，混合物的分離操作，重點(diǎn)是分液、蒸餾操作，題目難度中等．