Question

12．某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用乙醇、濃硫酸和溴化鈉反應(yīng)來制備溴乙烷，并探究溴乙烷的性質(zhì)．反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置如圖（加熱裝置未畫出）：
H₂SO₄（濃）+NaBr$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HBr↑　CH₃CH₂OH+HBr$\stackrel{△}{→}$CH₃CH₂Br+H₂O

有關(guān)數(shù)據(jù)見下表：

	乙醇	溴乙烷	溴
狀態(tài)	無色液體	無色液體	深紅色液體
密度/（g•cm-3）	0.79	1.44	3.1
沸點(diǎn)/℃	78.5	38.4	59

1．溴乙烷的制備：
（1）若圖甲中A加熱溫度過高或濃硫酸的濃度過大，均會使C中收集到的粗產(chǎn)品呈橙色，原因是A中發(fā)生了副反應(yīng)，其化學(xué)方程式為2HBr+H₂SO₄（濃）=Br₂+SO₂+2H₂O；F連接導(dǎo)管通入稀NaOH溶液中，其目的主要是吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空氣；導(dǎo)管E的末端須低于D的水面，其目的是使溴乙烷充分冷卻，提高產(chǎn)率．
（2）為了除去粗產(chǎn)品中的氧化性雜質(zhì)，宜選擇下列D�。ㄌ钚蛱枺┤芤簛硐礈焖�得粗產(chǎn)品       A．氫氧化鈉　　B．碘化鉀　　C．碳酸氫鈉　　D．亞硫酸鈉
（3）粗產(chǎn)品用上述溶液洗滌、分液后，再經(jīng)過蒸餾水洗滌、分液，然后加入少量的無水硫酸鎂固體，靜置片刻后過濾，再將所得濾液進(jìn)行蒸餾，收集到的餾分約10.0 g．從乙醇的角度考慮，本實(shí)驗(yàn)所得溴乙烷的產(chǎn)率是53.4%．
2．溴乙烷性質(zhì)的探究
用如圖乙實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺、酒精燈略）驗(yàn)證溴乙烷的性質(zhì)：
在試管中加入10 mL 6 mol•L^-1NaOH溶液和2 mL溴乙烷，振蕩、靜置，液體分層，水浴加熱．
（4）觀察到液體分層現(xiàn)象消失，表明溴乙烷與NaOH溶液已完全反應(yīng)．
（5）為證明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為乙烯，將生成的氣體通入如圖丙裝置．a(chǎn)試管中的水的作用是吸收乙醇，若無a試管，b試管中的試劑應(yīng)為溴水（或溴的CCl₄溶液）．

Answer 1

分析 （1）產(chǎn)生的HBr是用NaBr和濃硫酸反應(yīng)制備的，若圖甲中A加熱溫度過高或濃硫酸的濃度過大，均會使C中收集到的粗產(chǎn)品呈橙色，考慮到濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)溫度過高會使反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生橙色的Br₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式；反應(yīng)產(chǎn)生SO₂，Br₂，HBr氣體，會污染大氣，用NaOH溶液吸收；導(dǎo)管E處裝置的作用是冷凝溴乙烷，提高產(chǎn)率；
（2）去除粗產(chǎn)品中的氧化性雜質(zhì)，要求不能連同溴乙烷一起反應(yīng)，同時不應(yīng)引進(jìn)新的雜質(zhì)，據(jù)此判斷采用的洗滌溶液；
（3）最終收集到10.0g餾分，為溴乙烷（CH₃CH₂Br），從乙醇（CH₃CH₂OH）角度考慮，反應(yīng)物中為10.0mL乙醇，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系計(jì)算溴乙烷的理論產(chǎn)量；
（4）溴乙烷不溶于水，一開始出現(xiàn)分層，當(dāng)加入NaOH溶液水浴加熱發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生NaBr和乙醇，乙醇溶于水，則液體分層現(xiàn)象消失，此時表明溴乙烷與NaOH溶液已完全反應(yīng)；
（5）為證明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為乙烯，將生成的氣體通入如圖丙裝置，隨著反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生的乙烯中可能會混油乙醇，乙醇也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則應(yīng)先除去混有的乙醇，再驗(yàn)證乙烯，據(jù)此解答．

解答 解：（1）產(chǎn)生的HBr是用NaBr和濃硫酸反應(yīng)制備的，若圖甲中A加熱溫度過高或濃硫酸的濃度過大，均會使C中收集到的粗產(chǎn)品呈橙色，考慮到濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)溫度過高會使反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生橙色的Br₂，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2HBr+H₂SO₄（濃）=Br₂+SO₂+2H₂O，
F連接導(dǎo)管通入稀NaOH溶液中，考慮到反應(yīng)產(chǎn)生SO₂，Br₂，HBr氣體，會污染大氣，應(yīng)用NaOH溶液吸收，則其目的主要是：吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空氣，
導(dǎo)管E的末端須低于D的水面，導(dǎo)管E處裝置的作用是冷凝溴乙烷，提高產(chǎn)率，則其目的是：使溴乙烷充分冷卻，提高產(chǎn)率，
故答案為：2HBr+H₂SO₄（濃）=Br₂+SO₂+2H₂O；吸收SO₂，Br₂，HBr，防止污染空氣；使溴乙烷充分冷卻，提高產(chǎn)率；
（2）去除粗產(chǎn)品中的氧化性雜質(zhì)，要求不能連同溴乙烷一起反應(yīng)，同時不應(yīng)引進(jìn)新的雜質(zhì)，
A．氫氧化鈉水溶液會與溴乙烷反應(yīng)，消耗溴乙烷，故A不選；
B．KI能去除氧化性物質(zhì)，但反應(yīng)會生成I₂，帶來了新雜質(zhì)I₂，I₂能溶于溴乙烷，故B不選；
C．NaHCO₃能與溴和溴乙烷反應(yīng)，消耗了溴乙烷，故C不選；
D．Na₂SO₃具有還原性，能去除氧化性物質(zhì)，且不與溴乙烷反應(yīng)，故D可選；
故答案為：D；
（3）10mL乙醇的質(zhì)量為0.79×10g=7.9g，其物質(zhì)的量為0.172mol，所以理論制得溴乙烷的物質(zhì)的量為0.172mol，其質(zhì)量為18.75g，實(shí)際上產(chǎn)量為10g，則溴乙烷的產(chǎn)率=$\frac{10g}{18.75g}×100%$=53.4%，
故答案為：53.4%；
（4）溴乙烷不溶于水，一開始出現(xiàn)分層，當(dāng)加入NaOH溶液水浴加熱發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生NaBr和乙醇，乙醇溶于水，則液體分層現(xiàn)象消失，此時表明溴乙烷與NaOH溶液已完全反應(yīng)，
故答案為：液體分層現(xiàn)象消失；
（5）為證明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為乙烯，將生成的氣體通入如圖丙裝置，隨著反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生的乙烯中可能會混油乙醇，乙醇也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則應(yīng)先除去混有的乙醇，再驗(yàn)證乙烯，所以a試管中的水的作用是：吸收乙醇，
若無a試管，b試管中的試劑應(yīng)為能與乙烯反應(yīng)而不與乙醇反應(yīng)，可考慮溴水（或溴的CCl₄溶液），
故答案為：吸收乙醇；溴水（或溴的CCl₄溶液）．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，涉及實(shí)驗(yàn)室HBr的制備、物質(zhì)的分離提純、對操作與原理的分析評價(jià)等，綜合考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析的能力、知識遷移運(yùn)用能力，題目難度中等．