實(shí)驗(yàn)七_(dá)正溴丁烷地制備

1、正溴丁烷的制備【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解以正丁醇、溴化鈉和濃硫酸為原料制備正溴丁烷的基 本原理和方法。2. 掌握帶有害氣體吸收裝置的加熱回流操作。3. 進(jìn)一步熟悉鞏固洗滌、干燥和蒸餾操作。【實(shí)驗(yàn)原理】nGHgOH + NaBr + H 2SO4 n-C4H9Br + NaHSO4 + H2O濃 F2SQ畐反應(yīng)： CHCHCHCHOH -_ CHCH：CH=CH+ H 2O2CHCHCHCH2OH 濃“注 （CHsCHiCHiCHrO + H 2O2HBr + H2SQ Br2 + SO2 + 2H 20【實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備】?jī)x 器：圓底燒瓶（50 ml、100 ml各1個(gè)）；冷凝管（直形、球形各1支）;溫

2、度計(jì)套管（1個(gè)）；短徑漏斗（1個(gè)）；燒杯（800 ml 1個(gè)）；蒸餾頭（1個(gè)）；接引管（1個(gè)）；水銀溫度計(jì) （150C 1支）；錐形瓶（2個(gè)）；分液漏斗（1個(gè)）。藥 品： 正丁醇 5 g 6.2 ml （0.068 mol）；溴化鈉（無(wú)水）8.3 g （0.08 mol）；濃硫酸（d = 1.84） 10 ml （0.18 mol）；10 %碳酸鈉溶液、無(wú)水氯化鈣。【物理常數(shù)】化比熔沸折溶解度合 物 名 稱分子量性狀重(d )占J 、(C)占J 、(C)光率(n )水乙醇乙醚正丁醇74.12液體0.81089.8118.01.3991915OOOO正 溴 丁 烷137.03液體1.275-11

3、2.4101.61.43960.06 16OOOO溴化鈉102.9無(wú)色立方晶體3.2037551390可溶略溶不溶濃硫酸98.08無(wú)色油狀液體1.2410,35340（分 解）OO1-丁烯56.10氣體0.5946-185.46.31.3777不溶易溶易溶正丁醚130,22液體0.77397.9142.41.39920.05OOOO【儀器安裝要點(diǎn)】1. 按教材p28圖1.15 - (3)安裝儀器。2. 有害氣體吸收裝置的漏斗要靠近水面，但不能浸入水中，以免水倒吸。純化過(guò)程:fl -NaBrt H2SO4,n- C* H勺 OH n C4 Ha B rs 3 O, Htl 齊 1 S O* Na

4、HS O4 H7O1和I遇出物HzSO.h NaH&O. n- LHq0H nC4H3Brt 骨禰骨有機(jī)宦n-C*H5)2OT H;X HBrJ水泉HB r, Ji- C4FI(i OI-LjOn-CtHaBrtaff-CH3OH, rt- CH1 IhSO.AIJKRn C4 HflOtL ( H C 4, O.I，n-GH/r. H. S O41水層NaHSO4, h;o右BL扈H C4HsBt, HjQ t HtS)*1- CtHBrb.pi 101. fix?rfV 1.275【操作要點(diǎn)】1.加料：(1) 溴化鈉不要粘附在液面以上的燒瓶壁上。(2) 從冷凝管上口加入已充分稀釋、冷卻的硫

5、酸時(shí)，每加一次都要充分振蕩，混合均勻。否則，因放出大量的熱而使反應(yīng)物氧化，顏色變深。2. 加熱回流：開(kāi)始加熱不要過(guò)猛，否則回流時(shí)反應(yīng)液的顏色很快變成橙色 或橙紅色。應(yīng)小火加熱至沸，并 始終保持微沸 狀態(tài)。反應(yīng)時(shí)間約30 min左右，反應(yīng)時(shí)間太短，反應(yīng)液中殘留的正丁 醇較多(即反應(yīng)不完全)；但反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也不會(huì)因時(shí)間增長(zhǎng) 而增加產(chǎn)率。本實(shí)驗(yàn)在操作正常的情況下，反應(yīng)液中油層呈淡黃色，冷凝管頂端亦無(wú)溴化氫逸出。3. 粗蒸餾終點(diǎn)的判斷：(1) 看蒸餾燒瓶中正溴丁烷層 (即油層)是否完全消失，若完全 消失，說(shuō)明蒸餾已達(dá)終點(diǎn)。(2) 看冷凝管的管壁是否透明，若透明則表明蒸餾已達(dá)終點(diǎn)。(3) 用盛有清水的

6、試管檢查餾出液 ，看是否有油珠下沉，若沒(méi) 有,表明蒸餾已達(dá)終點(diǎn)。4. 用濃硫酸洗滌粗產(chǎn)物時(shí)，一定先將油層與水層徹底分開(kāi)，否則濃硫酸會(huì)被稀釋而降低洗滌效果?！颈緦?shí)驗(yàn)的成敗關(guān)鍵】反應(yīng)終點(diǎn)和粗蒸餾終點(diǎn)的判斷?！颈緦?shí)驗(yàn)的問(wèn)題】1、什么時(shí)候用氣體吸收裝置？如何選擇吸收劑？答：反應(yīng)中生成的有毒和刺激性氣體 (如鹵化氫、二氧化硫)或 反應(yīng)時(shí)通入反應(yīng)體系而沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化的有毒氣體(如氯氣)，進(jìn)入空氣中會(huì)污染環(huán)境，此時(shí)要用氣體吸收裝置吸收有害氣體。選擇 吸收劑要根據(jù)被吸收氣體的物理、 化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定?？梢杂梦锢?吸收劑，如用水吸收鹵化氫；也可以用化學(xué)吸收劑，如用氫氧化 鈉溶液吸收氯和其它酸性氣體。2、在正溴丁烷的

7、合成實(shí)驗(yàn)中，蒸餾出的餾出液中正溴丁烷通常應(yīng)在下層，但有時(shí)可能出現(xiàn)在上層， 為什么？若遇此現(xiàn)象如何處理？答：若未反應(yīng)的正丁醇較多， 或因蒸鎦過(guò)久而蒸出一些氫溴酸恒 沸液，則液層的相對(duì)密度發(fā)生變化， 正溴丁烷就可能懸浮或變?yōu)?上層。遇此現(xiàn)象可加清水稀釋，使油層 (正溴丁烷)下沉。3、粗產(chǎn)品正溴丁烷經(jīng)水洗后油層呈紅棕色是什么原因？應(yīng)如何 處理？答：油層若呈紅棕色，說(shuō)明含有游離的溴?？捎蒙倭縼喠蛩釟溻c 水溶液洗滌以除去游離溴。反應(yīng)方程式為：Br 2 + NaHSO + H 20 2HBr + NaHSO思考題1、本實(shí)驗(yàn)中硫酸的作用是什么？硫酸的用量和濃度過(guò)大或過(guò)小 有什么不好？答：作用是：反應(yīng)物、催化

8、劑。過(guò)大時(shí)，反應(yīng)生成大量的HBr跑出，且易將溴離子氧化為溴單質(zhì)；過(guò)小時(shí)，反應(yīng)不完全。2、反應(yīng)后的產(chǎn)物中可能含有哪些雜質(zhì)？各步洗滌目的何在？用 濃硫酸洗滌時(shí)為何需用干燥的分液漏斗？答：可能含有雜質(zhì)為：n C4H9OH(n C2H5)2QHBr,n-C4H9Br ,H20各步洗滌目的：水洗除 HBr、大部分n C4H9O濃硫酸洗去(n C4H9)20余下的n C4H9O再用水洗除大部分 H2SO用NaHC03洗除余下的 H2S0最后用水洗除 NaHS04與過(guò)量的NaHCO等殘留物。用濃硫酸洗時(shí)要用干燥分液漏斗的目的是防止降低硫酸的濃度，影響洗滌效果。如果1-溴丁烷中含有正丁醇，蒸餾時(shí)會(huì)形成前餾分(

9、1-溴丁烷-正丁醇的恒沸點(diǎn)98.6 C ,含正丁醇13% ,而導(dǎo)致精制產(chǎn)率降低。3、用分液漏斗洗滌產(chǎn)物時(shí)，產(chǎn)物時(shí)而在上層，時(shí)而在下層，你 用什么簡(jiǎn)便方法加以判斷？答：從分液漏斗中倒出一點(diǎn)上層液或放出一點(diǎn)下層液于一盛水試 管中，看是否有油珠出現(xiàn)來(lái)判斷。4、為什么用飽和的碳酸氫鈉溶液洗滌前先要用水洗一次？答：先用水洗，可以除去一部分硫酸，防止用碳酸氫鈉洗時(shí)，碳 酸氫鈉與硫酸反應(yīng)生成大量二氧化碳?xì)怏w，使分液漏斗中壓力過(guò)大，導(dǎo)致活塞蹦出，再用飽和碳酸氫鈉溶液洗可進(jìn)一步除去硫酸。 洗滌振搖過(guò)程要注意放氣！5、用分液漏斗洗滌產(chǎn)物時(shí)，為什么搖動(dòng)后要及時(shí)放氣？應(yīng)如何 操作？答：在此過(guò)程中，搖動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生氣體，使

10、得漏斗內(nèi)的壓力大大超過(guò)外界大氣壓。如果不經(jīng)常放氣，塞子就可能被頂開(kāi)而出現(xiàn)漏液。操作如下:將漏斗傾斜向上，朝向無(wú)人處，無(wú)明火處，打開(kāi)活塞， 及時(shí)放氣。補(bǔ)充：1.加料時(shí)，如不按實(shí)驗(yàn)操作中的加料順序，先使溴化鈉與濃硫酸混合，然 后再加正丁醇和水，將會(huì)出現(xiàn)何現(xiàn)象 ？答：會(huì)有Br2產(chǎn)生2 .從反應(yīng)混合物中分離出粗產(chǎn)品 1-溴丁烷時(shí)，為何用蒸餾分離， 而不直接用分液漏斗分離？答：反應(yīng)完畢，除得到主產(chǎn)物1-溴丁烷外，還可能含有未反應(yīng)的正丁醇和副反應(yīng) 物正丁醚。另外還有無(wú)機(jī)產(chǎn)物硫酸氫鈉，用 通常的分液方法不易除去，故在反應(yīng)完畢再進(jìn)行粗蒸餾，一方面使生成的1-溴丁烷分離出來(lái)，另一方面粗蒸餾過(guò)程可 進(jìn)一步 使醇與

11、氫溴酸的反應(yīng)趨于完全。3 .本實(shí)驗(yàn)有哪些副反應(yīng)發(fā)生？采取什么措施加以抑制？副反應(yīng)：H2SO4 （濃）+CH3CH2CH2CH2GICH3CH2CH=CH2+H2OH2SO4濃）+2CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH+ H2O控制反應(yīng)溫度不要過(guò)高4、后處理時(shí)，各步洗滌的目的何在 ？為什么要用濃硫酸洗一次 ？為什么在用飽和碳酸氫鈉水溶液洗滌前，首先要用水洗一次？答：用等體積的濃硫酸洗滌除去粗產(chǎn)物中未反應(yīng)的原料丁醇或溶 解的副產(chǎn)物 烯等。有機(jī)相依次用等體積的水（除硫酸）、飽和碳酸氫鈉溶液 （中和未除盡的 硫酸）和水（除殘留的堿）5. 回流在有機(jī)制備中有何優(yōu)

12、點(diǎn) ？為什么在回流裝置中要用球形 冷凝管？答：有機(jī)反應(yīng)很多情況下是在溶劑、原料的沸騰溫度或較高溫度 下進(jìn)行的，為了防止溶劑、原料或產(chǎn)物逸出反應(yīng)體系引起損失、 帶來(lái)污染及不安全因素， 常需要 采用回流裝置。因?yàn)榍蛐屠淠芾淠娣e大，各處截面積不同，冷凝物易回流下來(lái)。6、在正溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)中，硫酸濃度太高或太低會(huì)帶來(lái)什么結(jié)果？答：硫酸濃度太高：(1)會(huì)使NaBr氧化成Br2，而B(niǎo)r2不是親核 試劑。2 NaBr+3 H2SO4(濃)Br2+SO2+2H2O+2NaHSO4(2)加熱回流時(shí)可能有大量HBr氣體從冷凝管頂端逸出形成酸霧。硫酸濃度太低：生成的 HBr量不足，使反應(yīng)難以進(jìn)行。7、在正溴丁烷

13、的制備實(shí)驗(yàn)中，各步洗滌的目的是什么？答：用硫酸洗滌：除去未反應(yīng)的正丁醇及副產(chǎn)物1-丁烯和正丁醚。第一次水洗：除去部分硫酸及水溶性雜質(zhì)。堿洗 (Na2CO3):中和 殘余的硫酸。第二次水洗：除去殘留的堿、硫酸鹽及水溶性雜質(zhì)。& 在1-溴丁烷的合成實(shí)驗(yàn)中，蒸餾出的餾出液中1-溴丁烷通常應(yīng)在下層，但有時(shí)可能出現(xiàn)在上層， 為什么？若遇此現(xiàn)象如何 處理？答：若未反應(yīng)的正丁醇較多， 或因蒸鎦過(guò)久而蒸出一些氫溴酸恒 沸液，則液層的相對(duì)密度發(fā)生變化，1-溴丁烷就可能懸浮或變?yōu)樯蠈印Ｓ龃爽F(xiàn)象可加清水稀釋，使油層 （1-溴丁烷）下沉。9、粗產(chǎn)品1-溴丁烷經(jīng)水洗后油層呈紅棕色是什么原因？應(yīng)如何 處理？答：油層若呈紅

14、棕色，說(shuō)明含有游離的溴?？捎蒙倭縼喠蛩釟溻c 水溶液洗滌以除去游離溴。反應(yīng)方程式為：Br2 + NaHS03 + H20f 2HBr + NaHS0410、以溴化鈉、濃硫酸和正丁烷制備正溴丁烷時(shí)，濃硫酸要用適 量的水稀釋目的是？答：（1）降低濃硫酸的氧化性，防止副反應(yīng)的產(chǎn)生；（2）使生成的溴化氫氣體充分溶解于水中，變成氫溴酸與正丁醇充分反應(yīng)。11、 寫(xiě)出正丁醇與氫溴酸反應(yīng)制備1-溴丁烷的反應(yīng)機(jī)理。并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中采用了哪些措施使可逆反應(yīng)的平衡向生成1-溴丁烷的方向移動(dòng)？答：此反應(yīng)主要是按 SN2機(jī)理進(jìn)行的。機(jī)理如下：實(shí)驗(yàn)中采取了下列措施促使可逆反應(yīng)的平衡向生成1-溴丁烷的方向移動(dòng)。（1）加了過(guò)量的濃

15、硫酸。濃硫酸在此反應(yīng)中除與 NaBr作用生成氫 溴酸外，過(guò)量的濃硫酸作為吸水劑可移去副產(chǎn)物水；同時(shí)又作為氫離子的來(lái)源以增加質(zhì)子化醇的濃度，使不易離去的羥基轉(zhuǎn)變?yōu)榱己玫碾x去基團(tuán)H2O 加入適當(dāng)過(guò)量的 NaBr。過(guò)量的NaBr在過(guò)量的硫酸作用下就 可以產(chǎn)生過(guò)量的氫溴酸。（3）在反應(yīng)進(jìn)行到適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，邊反應(yīng)邊蒸餾，移去產(chǎn)物1-溴丁12、在制備1-溴丁烷時(shí)，反應(yīng)瓶中為什么要加少量的水？水加 多好不好？為什么？答：加少量水的作用：(1)防止反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生大量的泡沫；減少反應(yīng)中HBr的揮發(fā)；(3)減少副產(chǎn)物醚、烯的生成； 減少HBr被濃硫酸氧化成 Br2。加水的量不宜過(guò)多。因?yàn)檎〈寂c氫溴酸反應(yīng)制1-溴丁烷是

16、可逆反應(yīng)，副產(chǎn)物是水，增加水的量，不利于可逆反應(yīng)的平衡 向生成1-溴丁烷的方向進(jìn)行。13、加料時(shí)，為什么加了水和濃硫酸后應(yīng)冷卻至室溫，再加正丁 醇和溴化鈉？能否先使溴化鈉與濃硫酸混合，然后加正丁醇和 水？為什么？答：因?yàn)闈饬蛩峒铀♂寱r(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若不經(jīng)冷卻就加正丁醇和溴化鈉，則在加料時(shí)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)就立即發(fā)生，不利 于操作，甚至造成危險(xiǎn)。若先使溴化鈉與濃硫酸混合，則立即產(chǎn) 生大量的溴化氫，同時(shí)有大量泡沫產(chǎn)生而沖出來(lái)，不利于操作， 也不利于反應(yīng)。14、用正丁醇和氫溴酸制備 1-溴丁烷，可能發(fā)生哪些副反應(yīng)？ 蒸餾出的粗產(chǎn)物中可能含有哪些雜質(zhì)？答:可能發(fā)生的副反應(yīng)有：粗產(chǎn)物中可能含有的雜質(zhì)有

17、： 正丁醇、正丁醚、水和少量的2-溴丁烷。?15、用濃硫酸洗滌產(chǎn)品是除去哪些雜質(zhì)？除雜質(zhì)的依據(jù)是什么？答：主要是除去正丁醇、正丁醚及水。因?yàn)榇?、醚及水能與濃硫 酸形成鹽而溶在硫酸溶液中。另外濃硫酸有吸濕性。16、不用濃硫酸洗滌粗產(chǎn)物，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量有何影響？為什么？答：若不用濃硫酸洗滌粗產(chǎn)物，則在下一步蒸餾中，正丁醇與1-溴丁烷由于可形成共沸物(b.p. 98.6 0C,含正丁醇13%),難以除去，使產(chǎn)品中仍然含有正丁醇雜質(zhì)。17、蒸餾粗產(chǎn)物時(shí)，應(yīng)如何判斷溴丁烷是否蒸完？答：可以從下列幾方面進(jìn)行判斷：(1) 蒸出液是否由渾濁變?yōu)槌吻澹?2) 反應(yīng)瓶上層油層是否消失；(3) 取一支試管收集幾滴

18、餾液，加小許水振動(dòng)，觀察有無(wú)油珠出現(xiàn)，若無(wú)則表明有機(jī)物已被蒸完。18、加熱后，反應(yīng)瓶中的內(nèi)容物常常出現(xiàn)紅棕色， 這是什么緣故？蒸完粗產(chǎn)品后，殘留物為什么要趁熱倒出反應(yīng)瓶？答：加熱后，反應(yīng)瓶中的內(nèi)容物常常出現(xiàn)紅棕色，這是由于反應(yīng)過(guò)程中，溴化氫被濃硫酸氧化成溴溶在了內(nèi)容物中的緣故。蒸餾粗產(chǎn)物后，殘留物趁熱倒出反應(yīng)瓶，否則，反應(yīng)瓶中的殘留物亞 硫酸氫鈉冷卻后結(jié)塊，很難倒出來(lái)。19、粗產(chǎn)品用濃硫酸洗滌后， 為什么不直接用飽和碳酸氫鈉洗滌 而要用水洗，然后加飽和碳酸氫鈉洗滌？答：這是因?yàn)閯傆脻饬蛩嵯催^(guò)的產(chǎn)品還含有不少濃硫酸（包括漏斗壁），若直接用飽和碳酸氫鈉中和，則由于酸的量太多，酸堿 中和產(chǎn)生大量的熱，同時(shí)有大量的二氧化碳產(chǎn)生， 極易在洗滌時(shí) 濺出甚至沖出液體，不易操作，也造成產(chǎn)品的損失。為了使該中 和反應(yīng)不致于這么劇烈，故在加飽和碳酸氫鈉之前，用水洗滌產(chǎn) 品及其漏斗壁上的大部分濃硫酸。20、在本實(shí)驗(yàn)