Question

實驗室可利用分之間脫水反應制備正丁醚
[實驗原理]
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，在不同溫度下正丁醇和硫酸作用生成的產物會有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反應必須嚴格控制溫度．
主反應：2CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4、134～135℃

CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
副反應：CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4

135℃

CH₃CH₂CH=CH₂+H₂O
[儀器和藥品]
儀器：50mL園底燒瓶、回流冷凝管、油水分離器、分液漏斗．
藥品：正丁醇、濃硫酸、50%硫酸、無水氯化鈣
[實驗步驟]
（1）如右圖所示，在干燥的50mL園底燒瓶中，放入20.5mL （15.8g）正丁醇和2.5mL濃硫酸，充分振搖使混和均勻，并加入幾粒沸石．裝上油水分離器，油水分離器上端接一冷凝管，先在分水器中放置V mL水，然后加熱，使瓶內液體微沸，開始反應．
（2）隨反應的進行，分水器中液面增高，這是由于反應生成的水，以及未反應的正丁醇，經冷凝管冷凝后聚集于分水器內，由于比重的不同，水在下層，而上層較水輕的有機相積至分水器支管時即可返回反應瓶中，繼續加熱，分水器被水充滿時，表示反應已基本完成，約需1h．
（3）反應物冷卻后，把混合物連同分水器里的水一起倒入盛有25mL水的分液漏斗中，充分振搖，靜止后，分出粗產物正丁醚，用16mL 50%硫酸分2次洗滌，再用10mL水洗滌．然后用無水氯化鈣干燥．將干燥后的產物傾入蒸餾燒瓶中，加熱蒸餾，收集139～143°C餾分．純正丁醚的沸點為142°C，密度0.7689g/ml．
請回答下列問題：
（1）步驟（1）中加入沸石的目的：

防止暴沸

，冷凝管的作用是

冷凝回流

．
（2）油水分離器的體積為5ml，則預先在分水器加入V mL水，理論上V約為

3.2

．
（3）若實驗中分出的水量超過理論數值，試分析其原因

溫度過高發生副反應，生成的水多

．
（4）步驟（3）中用16mL 50%硫酸分2次洗滌的目的是：

除去產物中的丁醇

．

Answer 1

分析：（1）依據實驗基本操作分析回答，沸石放暴沸，冷凝管起到冷凝作用；
（2）依據丁醇加熱反應生成丁醚的化學方程式計算生成水的量，結合題干分水器被水充滿計算加入的水的體積；
（3）依據正丁醇加熱到134-135°生成丁醚，135°C會生成1-丁烯副產物，兩個反應同量正丁醇反應生成水的量不同，生成1-丁烯生成的水多；
（4）依據（3）的實驗操作步驟和信息分析是蒸餾出丁醇；

解答：解：（1）操作（1）是在圓底燒瓶中加入沸石，防止加熱時液體劇烈沸騰，不加沸石，加熱時立即爆沸沖料，物料噴出，由于反應生成的水，以及未反應的正丁醇，經冷凝管冷凝后會聚集于分水器內，上層較輕的丁醇會揮發進行反應，故答案為：防止暴沸；冷凝回流；
（2）油水分離器的體積為5ml，理論上，是加入的水和生成的水在分水器被水充滿時，表示反應已基本完成，依據化學方程式2CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4、134～135℃

CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O計算生成的水的質量，2CH₃CH₂CH₂CH₂OH～H₂O，正丁醇為15.8g，物質的量為

15.8g

74g/mol

=0.2mol；生成水0.1mol，質量為1，8g，依據水的密度近似為1g/ml；得到生成的水體積為1，8ml，所以加入的水的體積為5ml-1.8ml=3.2ml；則預先在分水器加入V mL水為3.2ml；
故答案為：3.2ml；
（3）依據正丁醇反應生成1-丁烯時，2mol丁醇反應生成1mol水；1mol丁醇反應生成1molH₂O；溫度過高發生副反應，生成的水多，實驗中分出的水量超過理論數值；
故答案為：溫度過高發生副反應，生成的水多；
（4）反應物冷卻后，把混合物連同分水器里的水一起倒入盛有25mL水的分液漏斗中，充分振搖，靜止后，分出粗產物正丁醚，用16mL 50%硫酸分2次洗滌，再用10mL水洗滌．然后用無水氯化鈣干燥．將干燥后的產物傾入蒸餾燒瓶中，加熱蒸餾，收集139～143°C餾分．純正丁醚的沸點為142°C，說明實驗的目的是為了除去產物中的丁醇；
故答案為：除去產物中的丁醇；

點評：本題考查了醇的性質分析判斷，正丁醇的反應條件應用，副反應的生成產物對制備反應的影響，題目閱讀量較大，但考查的落點較低，仔細審題是解題關鍵，題目難度中等．