Question

实验室可利用分之间脱水反应制备正丁醚
[实验原理]
醇分子间脱水生成醚是制备简单醚的常用方法．用硫酸作为催化剂，在不同温度下正丁醇和硫酸作用生成的产物会有不同，主要是正丁醚或丁烯，因此反应必须严格控制温度．
主反应：2CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4、134～135℃

CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O
副反应：CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4

135℃

CH₃CH₂CH=CH₂+H₂O
[仪器和药品]
仪器：50mL园底烧瓶、回流冷凝管、油水分离器、分液漏斗．
药品：正丁醇、浓硫酸、50%硫酸、无水氯化钙
[实验步骤]
（1）如右图所示，在干燥的50mL园底烧瓶中，放入20.5mL （15.8g）正丁醇和2.5mL浓硫酸，充分振摇使混和均匀，并加入几粒沸石．装上油水分离器，油水分离器上端接一冷凝管，先在分水器中放置V mL水，然后加热，使瓶内液体微沸，开始反应．
（2）随反应的进行，分水器中液面增高，这是由于反应生成的水，以及未反应的正丁醇，经冷凝管冷凝后聚集于分水器内，由于比重的不同，水在下层，而上层较水轻的有机相积至分水器支管时即可返回反应瓶中，继续加热，分水器被水充满时，表示反应已基本完成，约需1h．
（3）反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入盛有25mL水的分液漏斗中，充分振摇，静止后，分出粗产物正丁醚，用16mL 50%硫酸分2次洗涤，再用10mL水洗涤．然后用无水氯化钙干燥．将干燥后的产物倾入蒸馏烧瓶中，加热蒸馏，收集139～143°C馏分．纯正丁醚的沸点为142°C，密度0.7689g/ml．
请回答下列问题：
（1）步骤（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）油水分离器的体积为5ml，则预先在分水器加入V mL水，理论上V约为

3.2

．
（3）若实验中分出的水量超过理论数值，试分析其原因

温度过高发生副反应，生成的水多

．
（4）步骤（3）中用16mL 50%硫酸分2次洗涤的目的是：

除去产物中的丁醇

．

Answer 1

分析：（1）依据实验基本操作分析回答，沸石放暴沸，冷凝管起到冷凝作用；
（2）依据丁醇加热反应生成丁醚的化学方程式计算生成水的量，结合题干分水器被水充满计算加入的水的体积；
（3）依据正丁醇加热到134-135°生成丁醚，135°C会生成1-丁烯副产物，两个反应同量正丁醇反应生成水的量不同，生成1-丁烯生成的水多；
（4）依据（3）的实验操作步骤和信息分析是蒸馏出丁醇；

解答：解：（1）操作（1）是在圆底烧瓶中加入沸石，防止加热时液体剧烈沸腾，不加沸石，加热时立即爆沸冲料，物料喷出，由于反应生成的水，以及未反应的正丁醇，经冷凝管冷凝后会聚集于分水器内，上层较轻的丁醇会挥发进行反应，故答案为：防止暴沸；冷凝回流；
（2）油水分离器的体积为5ml，理论上，是加入的水和生成的水在分水器被水充满时，表示反应已基本完成，依据化学方程式2CH₃CH₂CH₂CH₂OH

H2SO4、134～135℃

CH₃CH₂CH₂CH₂OCH₂CH₂CH₂CH₃+H₂O计算生成的水的质量，2CH₃CH₂CH₂CH₂OH～H₂O，正丁醇为15.8g，物质的量为

15.8g

74g/mol

=0.2mol；生成水0.1mol，质量为1，8g，依据水的密度近似为1g/ml；得到生成的水体积为1，8ml，所以加入的水的体积为5ml-1.8ml=3.2ml；则预先在分水器加入V mL水为3.2ml；
故答案为：3.2ml；
（3）依据正丁醇反应生成1-丁烯时，2mol丁醇反应生成1mol水；1mol丁醇反应生成1molH₂O；温度过高发生副反应，生成的水多，实验中分出的水量超过理论数值；
故答案为：温度过高发生副反应，生成的水多；
（4）反应物冷却后，把混合物连同分水器里的水一起倒入盛有25mL水的分液漏斗中，充分振摇，静止后，分出粗产物正丁醚，用16mL 50%硫酸分2次洗涤，再用10mL水洗涤．然后用无水氯化钙干燥．将干燥后的产物倾入蒸馏烧瓶中，加热蒸馏，收集139～143°C馏分．纯正丁醚的沸点为142°C，说明实验的目的是为了除去产物中的丁醇；
故答案为：除去产物中的丁醇；

点评：本题考查了醇的性质分析判断，正丁醇的反应条件应用，副反应的生成产物对制备反应的影响，题目阅读量较大，但考查的落点较低，仔细审题是解题关键，题目难度中等．