Question

【題目】醇分子間脫水生成醚是制備簡單醚的常用方法。用硫酸作為催化劑，在不同的溫度下正丁醇和硫酸作用生成的產(chǎn)物會有不同，因此反應(yīng)需嚴(yán)格控制溫度。

主反應(yīng)

副反應(yīng)

主要實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示

主要試劑及產(chǎn)物的部分性質(zhì)如下表所示

名稱	正丁醇	正丁醚	濃硫酸
相對分子質(zhì)量	74	130	98
性狀	無色液體	無色液體	無色液體
相對密度	0.8098	0.7689	1.84
沸點(diǎn)/℃	117.7	142.4	340
溶解度/(g/100ml水)	7.7	＜0.5

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①在干燥的100mL三頸燒瓶中，放入14.8g正丁醇和4g(2.2mL)濃硫酸，搖動混合，并加入幾粒沸石。按裝置圖，一瓶口裝上溫度計(jì)，溫度計(jì)的水銀球浸入液面以下。另一瓶口裝上油水分離器（分水器），先在分水器中放置VmL水，然后將三頸燒瓶在電熱套中加熱，使瓶內(nèi)液體微沸，開始回流。

②隨反應(yīng)的進(jìn)行，分水器中液面增高，這是由于反應(yīng)生成的水，以及未反應(yīng)的正丁醇（在三頸燒瓶中會有二元或三元恒沸物）蒸出，經(jīng)冷凝管冷凝后聚集于分水器內(nèi)。繼續(xù)加熱到瓶內(nèi)溫度升高到135℃左右。分水器已全部被水充滿時，表示反應(yīng)已基本完成，約需1h。如繼續(xù)加熱，則溶液容易碳化變黑，并有大量副產(chǎn)物生成。

③反應(yīng)物冷卻后，把混合物連同分水器里的水一起倒入盛有一定量水的分液漏斗中，充分振蕩，靜置后，分出產(chǎn)物粗制正丁醚。用16mL5.0mol/L硫酸分2次洗滌，再用10mL水洗滌，然后加入無水氯化鈣。將干燥后的產(chǎn)物注入蒸餾燒瓶中，收集139～142℃餾分，產(chǎn)量為5.6g。

請回答下列問題：

(1)在三頸燒瓶中加入幾粒沸石，目的是____________。

(2)儀器a的名稱是_____________。

(3)先在分水器中放置VmL水，已知分水器的容積為10mL，試計(jì)算VmL為_____mL（保留兩位有效數(shù)字）。

(4)實(shí)驗(yàn)裝置圖中分水器的作用是________________________________。

(5)反應(yīng)溫度不易過高，溶液容易碳化變黑，并有大量副產(chǎn)物_____________生成。

(6)實(shí)驗(yàn)過程中需用5.0mol/L硫酸分2次洗滌正丁醚，用濃硫酸配制5.0mol/L硫酸溶液時，定容的操作方法為___________________________________。

(7)在③步驟中用10mL水洗滌的目的是_________。

(8)本實(shí)驗(yàn)最終獲得5.6g正丁醚，則產(chǎn)率為_________（保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】防止混合液受熱暴沸 球形冷凝管 8.2 分離出水，使生成醚的可逆反應(yīng)正向移動,由于正丁醇和正丁醚的密度比水小，在水的上層，會自動回流到三頸燒瓶中，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的產(chǎn)率 1-丁烯 用玻璃棒引流向容量瓶中加蒸餾水至距離刻度線1～2cm處，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至凹液面最低點(diǎn)與刻度線相切 除硫酸 43.1％

【解析】

醇分子間脫水生成醚是，用硫酸作為催化劑，產(chǎn)物難溶于水，且與反應(yīng)物沸點(diǎn)相差較大，故采用蒸餾、分液的操作得到粗品。依據(jù)實(shí)驗(yàn)基本操作分析，沸石防暴沸，冷凝管起到冷凝作用；依據(jù)丁醇加熱反應(yīng)生成丁醚的化學(xué)方程式，計(jì)算生成水的量，結(jié)合題干分水器被水充滿計(jì)算加入的水的體積。

(1)在三頸燒瓶中加入幾粒沸石，目的是防止混合液受熱暴沸。

(2)根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)，儀器a的名稱是球形冷凝管。

(3)先在分水器中放置VmL水，已知分水器的容積為10mL，14.8g正丁醇的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)反應(yīng)，理論生成水0.1mol，即1.8g；根據(jù)純水的密度為1.0g/mL，生成水的體積為1.8mL， VmL為10mL-1.8mL=8.2mL。

(4)實(shí)驗(yàn)裝置圖中分水器的作用是分離出水，使生成醚的可逆反應(yīng)正向移動，由于正丁醇和正丁醚的密度比水小，在水的上層，會自動回流到三頸燒瓶中，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的產(chǎn)率。

(5)根據(jù)題干，副反應(yīng)方程為，反應(yīng)溫度不易過高，溶液容易碳化變黑，并有大量副產(chǎn)物1-丁烯生成。

(6)實(shí)驗(yàn)過程中需用5.0mol/L硫酸分2次洗滌正丁醚，用濃硫酸配制5.0mol/L硫酸溶液時，定容的操作方法為用玻璃棒引流向容量瓶中加蒸餾水至距離刻度線1～2cm處，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至凹液面最低點(diǎn)與刻度線相切。

(7)實(shí)驗(yàn)先用硫酸洗滌，故在③步驟中用10mL水洗滌的目的是除硫酸。

(8) 14.8g正丁醇的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)反應(yīng)，理論上產(chǎn)物應(yīng)為0.1mol，即獲得正丁醚13g，本實(shí)驗(yàn)最終獲得5.6g正丁醚，則產(chǎn)率為=43.1％。