正漠丁烷的制备【实验目的】1. 了解以正丁酿、漠化钠和浓硫酸为原料制备正漠丁烷的基 本原理和方法。2. 掌握带有害气体吸收装置的加热回流操作。3. 进一步熟悉巩固洗涤、干燥和蒸僻操作。【实验原理】n-C/gOH + NaBr + H 2SO4 n-C4H9Br+ NaHSO4 + H2O浓 H2SQ副反应:CH3CHCHCHOHCHCHCH=CH+ H 2O2CH3CF2CF2CF2OH 浓皎气（CH3C坷C坷C）2O + H 2O2HBr + H2SQ Br2 + SO 2 + 2H 2。【实验的准备】仪 器：圆底烧瓶（50 ml、100 ml各1个）；冷凝管（直 形、球形各1支）；温度计套管（1个）；短径漏斗（1个）；烧杯 （800 ml 1个）；蒸僻头（1个）；接引管（1个）；水银温度计（150C 1支）；锥形瓶（2个）；分液漏斗（1个）。药 品： 正丁酿 5 g 6.2 ml （0.068 mol）;漠化钠（无水）8.3 g （0.08 mol）;浓硫酸（d= 1.84）10 ml （0.18 mol）;10 %碳酸钠溶液、无水氯化钙。【物理常数】化 台 物名 称分子量性状比重(d )熔点(C)沸点(C)折光率(n )溶解度水乙醇乙醍正丁醇74.12液体0.810-89.8118.01.3991915OOOO正漠丁烷137.03液体1.275-112.4101.61.43960.0616OOOO漠化钠102.9无色立方晶体3.2037551390-可溶略溶不溶浓硫酸98.08无色油状液体1.2410,35340(分解)-OO1-丁烯56.10气体0.5946-185.4-6.31.3777不溶易溶易溶正丁醍130,22液体0.773-97.9142.41.39920.05OOOO【仪器安装要点】1. 按教材p28图1.15(3)安装仪器。ife2. 有害气体吸收装置的漏斗要靠近水面，但不能浸入水中，以免水倒吸。纯化过程:rt- CHhO KaRtHjOn-gC/ljBr. (- CJfejj O, HU r, feSO N&HSC HO馆hi;物C.H/r* n- C4ha)O hO, HB rmw*H：SO” NaHSO, n-COHRrt n- CAIjiOH, HiO有剧屋n- C(Htin mCHqOf,OK SjHgO|心SnC4H,Ol% n-C4H,O, FiSO*n- CtH4Br, H? S O4用国心。洗 采求洗赤居NaHSOv 10【操作要点】1. 加料：(1) 漠化钠不要粘附在液面以上的烧瓶壁上。(2) 从冷凝管上口加入已充分稀释、冷却的硫酸时，每加一次 都要充分振荡，混合均匀。否则，因放出大量的热而使反应物氧 化，颜色变深。2. 加热回流：开始加热不要过猛，否则回流时反应液的颜色很快变成橙色 或橙红色。应小火加热至沸，并 始终保持微沸 状态。反应时间约30 min左右，反应时间太短，反应液中残留的正丁 酿较多(即反应不完全)；但反应时间过长，也不会因时间增长 而增加产率。本实验在操作正常的情况下， 反应液中油层呈淡黄色，冷凝 管顶端亦无漠化氢逸出。3. 粗蒸僻终点的判断：(1)看蒸僻烧瓶中正漠丁烷层 (即油层)是否完全消失，若完全消 失,说明蒸僻已达终点。(2) 看冷凝管的管壁是否透明，若透明则表明蒸僻已达终点。(3) 用盛有清水的试管检查僻出液，看是否有油珠下沉，若没有, 表明蒸僻已达终点。4用浓硫酸洗涤粗产物时，一定先将油层与水层彻底分开， 否则 浓硫酸会被稀释而降低洗涤效果。【本实验的成败关键】反应终点和粗蒸僻终点的判断。【本实验的问题】1、什么时候用气体吸收装置？如何选择吸收剂？答：反应中生成的有毒和刺激性气体(如卤化氢、二氧化硫)或反 应时通入反应体系而没有完全转化的有毒气体(如氯气)，进入空气中会污染环境，此时要用气体吸收装置吸收有害气体。 选择吸 收剂要根据被吸收气体的物理、化学性质来决定。可以用物理吸 收剂，如用水吸收卤化氢；也可以用化学吸收剂，如用氢氧化钠 溶液吸收氯和其它酸性气体。2、在正漠丁烷的合成实验中，蒸僻出的僻出液中正漠丁烷通常应在下层，但有时可能出现在上层， 为什么？若遇此现象如何处理？答：若未反应的正丁酿较多， 或因蒸锚过久而蒸出一些氢漠酸恒沸液，则液层的相对密度发生变化， 正漠丁烷就可能悬浮或变为上层。遇此现象可加清水稀释，使油层 (正漠丁烷)下沉。3、粗产品正漠丁烷经水洗后油层呈红棕色是什么原因？应如何处理？答：油层若呈红棕色，说明含有游离的漠。可用少量亚硫酸氢钠水溶液洗涤以除去游离漠。反应方程式为：Br 2 + NaHSO3 + H2Ot 2HBr + NaHSO4思考题1、本实验中硫酸的作用是什么？硫酸的用量和浓度过大或过小有什么不好？答：作用是：反应物、催化剂。过大时，反应生成大量的HBr跑出，且易将漠离子氧化为漠单质；过小时，反应不完全。2、反应后的产物中可能含有哪些杂质？各步洗涤目的何在？用浓硫酸洗涤时为何需用干燥的分液漏斗？答：可能含有杂质为：n - C4H9OH , (n- C2H5)2O, HBr,n-C4H9Br , H2O各步洗涤目的：水洗除 HBr、大部分n-C4H9OH浓硫酸洗去(n - C4H9)2O，余下的 n - C4H9OH再用水洗除大部分精品文档H2SO4用NaHCO3洗除余下的H2SO4最后用水洗除NaHSO4与过量的NaHCO3等残留物。用浓硫酸洗时要用干燥分液漏斗的目的是防止降低硫酸的浓度， 影响洗涤效果。如果1-漠丁烷中含有正丁酿，蒸僻时会形成前僻分 （1-漠丁烷-正丁酿的恒沸点986C，含正丁酿13%），而导致精制产率降低。3、用分液漏斗洗涤产物时，产物时而在上层，时而在下层，你用什么简便方法加以判断？答：从分液漏斗中倒出一点上层液或放出一点下层液于一盛水试管中，看是否有油珠出现来判断。4、为什么用饱和的碳酸氢钠溶液洗涤前先要用水洗一次？答：先用水洗，可以除去一部分硫酸，防止用碳酸氢钠洗时，碳酸氢钠与硫酸反应生成大量二氧化碳气体，使分液漏斗中压力过大，导致活塞蹦出，再用饱和碳酸氢钠溶液洗可进一步除去硫酸。洗涤振摇过程要注意放气！5、用分液漏斗洗涤产物时，为什么摇动后要及时放气？应如何 操作？答：在此过程中，摇动后会产生气体，使得漏斗内的压力大大超过外界大气压。如果不经常放气，塞子就可能被顶开而出现漏液。操作如下：将漏斗倾斜向上，朝向无人处，无明火处，打开活塞，及时放气。补充：1. 加料时，如不按实验操作中的加料顺序，先使漠化钠与浓硫 酸混合，然 后再加正丁酿和水，将会出现何现象 ？答：会有Br2产生2. 从反应混合物中分离出粗产品1-漠丁烷时，为何用蒸僻分离， 而不直接用分液漏斗分离？答：反应完毕，除得到主产物1-漠丁烷外，还可能含有未反应的正丁酿和副反应 物正丁醍。另外还有无机产物硫酸氢钠，用 通常的分液方法不易除去，故在反应完毕再进行粗蒸僻，一方面使生成的1-漠丁烷分离出来，另一方面粗蒸僻过程可进一步使酿与氢漠酸的反应趋于完全。3. 本实验有哪些副反应发生？采取什么措施加以抑制？副反应： H2SO4 （浓）+CH3CH2CH2CH2OH t CH3CH2CH=CH2+H2OH2SO4 浓 ）+2CH3CH2CH2CH2OH t CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH+ H2O 控制反应温度不要过高4. 后处理时，各步洗涤的目的何在？为什么要用浓硫酸洗一次 ？为什么在用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤前，首先要用水洗一次？答：用等体积的浓硫酸洗涤除去粗产物中未反应的原料丁酿或落 解的副产物 烯等。有机相依次用等体积的水（除硫酸）、饱和碳酸氢钠溶液（中和未除尽的 硫酸）和水（除残留的碱）5. 回流在有机制备中有何优点 ？为什么在回流装置中要用球形冷凝管？答：有机反应很多情况下是在溶剂、原料的沸腾温度或较高温度 下进行的，为了防止溶剂、原料或产物逸出反应体系引起损失、 带来污染及不安全因素， 常需要 采用回流装置。因为球型冷凝管冷凝面积大，各处截面积不同，冷凝物易回流下来。6、在正漠丁烷制备实验中，硫酸浓度太高或太低会带来什么结果？答：硫酸浓度太高：(1)会使NaBr氧化成Br2,而Br2不是亲核 试剂。2 NaBr+3 H2SO4(浓 * Br2+SO2+2H2O+2NaHSO4(2)加热回流时可能有大量 HBr气体从冷凝管顶端逸出形成酸雾。硫酸浓度太低：生成的 HBr量不足，使反应难以进行。7、在正漠丁烷的制备实验中，各步洗涤的目的是什么？答：用硫酸洗涤：除去未反应的正丁酿及副产物1-丁烯和正丁醍。第一次水洗：除去部分硫酸及水溶性杂质。 碱洗(Na2CO3):中和 残余的硫酸。第二次水洗：除去残留的碱、硫酸盐及水溶性杂质。8、在1-漠丁烷的合成实验中，蒸僻出的僻出液中1膜丁烷通常 应在下层，但有时可能出现在上层， 为什么？若遇此现象如何处 理？答：若未反应的正丁酿较多， 或因蒸锚过久而蒸出一些氢漠酸恒沸液，则液层的相对密度发生变化，1-漠丁烷就可能悬浮或变为 上层。遇此现象可加清水稀释，使油层 （1-漠丁烷）下沉。9、粗产品1-漠丁烷经水洗后油层呈红棕色是什么原因？应如何 处理？答：油层若呈红棕色，说明含有游离的漠。可用少量亚硫酸氢钠 水溶液洗涤以除去游离漠。 反应方程式为：Br2 + NaHSO3 + H2O t 2HBr + NaHSO410、以漠化钠、浓硫酸和正丁烷制备正漠丁烷时，浓硫酸要用适 量的水稀释目的是？答：（1）降低浓硫酸的氧化性，防止副反应的产生；（2）使生成的漠化氢气体充分溶解于水中，变成氢漠酸与正丁酿充分反应。11、写出正丁酿与氢漠酸反应制备 1-漠丁烷的反应机理。并说明实验中采用了哪些措施使可逆反应的平衡向生成1-漠丁烷的方向移动？答：此反应主要是按 SN2机理进行的。机理如下：实验中采取 了下列措施促使可逆反应的平衡向生成1膜丁烷的方向移动。（1）加了过量的浓硫酸。浓硫酸在此反应中除与NaBr作用生成氢漠酸外，过量的浓硫酸作为吸水剂可移去副产物水；同时又作为氢离子的来源以增加质子化酿的浓度，使不易离去的羟基转变为良好的离去基团H2O。（2）加入适当过量的NaBr。过量的NaBr在过量的硫酸作用下就可 以产生过量的氢漠酸。(3)在反应进行到适当的时候，边反应边蒸僻，移去产物1膜丁烷。12、在制备1-漠丁烷时，反应瓶中为什么要加少量的水？水加多好不好？为什么？答：加少量水的作用：(1) 防止反应时产生大量的泡沫；减少反应中H