高中化学 最困难考点系列 考点6 溴乙烷的制取 新人教版选修5

考点6 溴乙烷的制取
【考点定位】本考点考查溴乙烷的制取，利用乙烯的制备与乙烯的加成反应原理，留意浓硫酸的强氧化性对试验的影响，排解SO2的干扰。

【精确解读】
一．试验目的
1．学习以溴化钠、浓硫酸和乙醇制备溴乙烷的原理
2．学习低沸点蒸馏的基本操作和分液漏斗的使用方法
二、反应原理
主反应：NaBr+H2SO4=HBr+NaHSO4
CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O
副反应：2CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O
CH3CH2OH→CH2=CH2+H2O
2HBr+H2SO4=Br2+2H2O+SO2
三、试验仪器与药品
100mL圆底烧瓶、直形冷凝管、接受弯头、温度计、蒸馏头、分液漏斗、锥形瓶；乙醇(95%)10mL(0.17mol)、溴化钠(无水)15g(0.15mol)、浓硫酸(d=1.84)19 mL、饱和亚硫酸氢钠 5mL
四、试验步骤
1．溴乙烷的生成
在100mL圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇及9mL水，在不断振荡和冷却下，缓慢加入浓硫酸19mL，混合物冷却到室温，在搅拌下加入研细的15g溴化钠，再加入几粒沸石，当心摇动烧瓶使其均匀．冷凝管下端连接接引管．溴乙烷沸点很低，极易挥发．为了避开损失，在接收器中加入冷水及5mL饱和亚硫酸氢钠溶液，放在冰水浴中冷却，并使接受管的末端刚浸没在水溶液中．
开头小火加热，使反应液微微沸腾，使反应平稳进行，直到无溴乙烷流出为止(随反应进行，反应混合液开头有大量气体消灭，此时肯定把握加热强度，不要造成暴沸然后固体渐渐削减，当固体全部消逝时，反应液变得粘稠，然后变成透亮液体(此时已接近反应终点)．用盛有水的烧杯检查有无溴乙烷流出．
2．溴乙烷的精制
将接收器中的液体倒入分液漏斗，静止分层后，将下面的粗溴乙烷转移至干燥的锥形瓶中．在冰水冷却下，当心加入1～2mL浓硫酸，边加边摇动锥形瓶进行冷却．用干燥的分液漏斗分出下层浓硫酸．将上层溴乙烷从分液漏斗上口倒入50mL烧瓶中，加入几粒沸石进行蒸馏．由于溴乙烷沸点很低，接收器要在冰水中冷却．接受37～40℃的馏分．产量约10g(产率约54%)．
纯溴乙烷为无色液体，沸点38.4℃，n D20=1.4239
注：假如在加热之前没有把反应混合物摇均，反应时极易消灭暴沸使反应失败．开头反应时，要小火加热，以避开溴化氢逸出．加入浓硫酸精制时肯定留意冷却，以避开溴乙烷损失．试验过程接受两次分液，第一次保留下层，其次次要上层产品．在反应过程中，既不要反应时间不够，也不要蒸馏时间太长，将水过分蒸出造成硫酸钠凝固在烧瓶中．
【精细剖析】
1．溴乙烷沸点低(38.4℃)，试验中实行了哪些措施削减溴乙烷的损失？
①反应中加入少量的水，防止反应进行时发生大量的泡沫，削减副产物乙醚的生成和避开HBr 的挥发．②C2H5Br 在水中的溶解度小(1：100)常在接受器预放冷水并将接液管的末端浸入水中．③分别时尽可能将水分别洁净，否则用浓H2SO4洗涤时会产生热量，导致产物的挥发．④蒸馏的速度要慢，否则蒸气来不及冷凝而损失．⑤选择高效冷凝，各接头不漏气．
2．溴乙烷的制备中浓H2SO4洗涤的目的何在？
除去副产物、乙醚、乙烯和原料乙醇
【典例剖析】1，2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18克/厘米3，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂．在试验中可以用如图所示装置制备1，2-二溴乙烷．其中分液漏斗和烧瓶a中分别装有浓硫酸和乙醇溶液，试管d中装有浓溴(表面掩盖少量水)．请填写下列空白：
（1）请写出烧瓶a中发生的化学反应方程式为______________________________；
（2）平安瓶b可以防止倒吸，并可以检查试验进行时试管d是否发生堵塞．请写动身生堵塞时瓶b中的现象为
______________________________；
（3）c装置内NaOH溶液的作用是____________________________；e装置内NaOH溶液的作用是
___________________________。

【答案】
（1） CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O （2）b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出（3）除去乙烯中带出的酸性气体(或答二氧化碳、二氧化硫)；吸取HBr和Br2等气体，防止大气污染
【变式训练】某爱好小组在试验室用加热乙醇、浓H2SO4、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷，检验反应的部分副产物，并探究溴乙烷的性质．
(一)溴乙烷的制备及产物的检验：设计了如图1装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．请依据试验步骤，回答下列问题：
（1）仪器A的名称是_____________；
（2）制备操作中，加入的少量的水，其目的是_____________；(填字母)
a．削减副产物烯和醚的生成
b．削减Br2的生成
c．削减HBr的挥发
d．水是反应的催化剂．
（3）加热片刻后，A中的混合物消灭橙红色，该橙红色物质可能是_____________；（4）理论上，上述反应的副产物还可能有：乙醚(CH3CH2-O-CH2CH3)、乙烯、溴化氢等．
①检验副产物中是否含有溴化氢：熄灭酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子、打开a，利用余热连续反应直至冷却，通过B、C装置检验．B、C中应盛放的试剂分别是______________、____________(答出一种即可)；
②检验副产物中是否含有乙醚：通过红外光谱仪鉴定所得产物中含有“-CH2CH3”基团，来确定副产物中存在乙醚．请你对该同学的观点进行评价：_____________；
（5）欲除去溴乙烷中的少量杂质Br2，下列物质中最适合的是_____________； (填字母)
a．NaI b．NaOH c．NaHSO3 d．KCl
(二)溴乙烷性质的探究：
用如图2试验装置(铁架台、酒精灯略) 验证溴乙烷的性质：
Ⅰ：在试管中加入10mL6mol/L NaOH溶液和2mL 溴乙烷，振荡．
Ⅱ：将试管如图2所示固定后，水浴加热．
（1）观看到_____________现象时，表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应．
（2）为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应，将生成的气体通入如图3装置．A试管中的水的作用是_____________，若无A试管，B试管中的试剂应为_____________。

【答案】(一)（1）三颈烧瓶（2）abc（3）Br2（4）①苯(或四氯化碳等有机溶剂)；硝酸银或石蕊试液(答出一种即可)②不正确，溴乙烷中也含乙基（5）c (二)（1）液体不分层（2）吸取乙醇溴水
（4）①
检验溴化氢，可用硝酸银溶液或石蕊溶液检验，但先要除去混有的有机物，所以，将混合物通过有机溶剂，再通入硝酸银溶液或石蕊溶液；
②由于溴乙烷中也含乙基，故该同学的推断不正确；
（5）a．除去溴乙烷中的少量杂质Br2，加NaI会引入碘单质杂质，故a错误；b．加氢氧化钠会引起溴乙烷水解，故b错误；c．加亚硫酸氢钠只与溴反应不与溴乙烷反应，故c正确；d．加氯化钾都不反应，故d错误；故答案为c；
(二)（1）由于溴乙烷与氢氧化钠溶液不相溶，会消灭分层，故液体不分层时，说明溴乙烷反应较完全；
（2）溴乙烷在NaOH乙醇溶液中反应，生成的气体混有乙醇蒸汽，所以将混合气体先通过水可除去乙醇；若无A试管，B试管中装高锰酸钾溶液，混合气体中的乙醇也可以使高锰酸钾褪色，故高锰酸钾要改为溴水，乙醇不与溴水反应。

【实战演练】
1．试验室制取少量溴乙烷的装置如图所示，将生成物导入盛有冰水混合物的试管a中，试验结束发觉试管a 中的物质分为三层．对该试验的分析错误的是( )
A．烧瓶中除发生取代反应可能发生消去反应、氧化还原反应等
B．产物在a中第一层
C．a中有产物和水还含HBr、CH3CH2OH等
D．b中盛放的酸性KMnO4溶液会褪色
【答案】B
2．如图是试验室制备1，2一二溴乙烷并进行一系列相关试验的装置(加热及夹持设备已略)．有关数据列表如下：
乙醇 1.2二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体无色液体
密度/(g/cm) 0.79 2.2 0.71
沸点/ 78.5 132 34.6
熔点/ -130 9 -116
请按要求回答下列问题：
（1）装置G的名称为________________，G中药品为1，3的无水乙醇和浓硫酸混合液，写出制备乙烯的化学反应方程式为________________；
（2）装置B中长直导管的作用是________________________；
（3）反应过程中应用冷水冷却装置E中大试管，但又不能过度冷却(如用冰水)，其缘由是___；
（4）某同学发觉反应结束时，G中试剂消耗量大大超过理论值(装置不漏气)，其缘由是
____________________________________________________________；
（5）有同学提出，装置F中可改用足量的四氯化碳液体吸取多余的气体，其缘由是
___________________________________________________________；
（6）若消耗无水乙醇的体积为100mL，制得1，2一二溴乙烷的体积为40mL，则该反应的产率为___________。

【答案】（1）连通滴液漏斗；CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O （2）防止倒吸（3）1，2-二溴乙烷易分散成固体而发生堵塞（4）副反应发生或反应太猛烈乙醇部分挥发（5）尾气的成分是乙烯和溴，二者都易溶于四氯化碳（6）27.26%
【解析】（1）G的名称为连通滴液漏斗；乙醇在浓硫酸作催化剂加热170℃时生成乙烯，方程式为：其反应方程式
为：CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O；
（2）长直导管的作用是防止倒吸；
（3）液溴易挥发，反应过程中应用冷水冷却装置E，能削减液溴挥发，由表中数据可知1，2-二溴乙烷的熔点为9℃，如用冰水冷却时温度太低，1，2-二溴乙烷会分散为固体，从而导致导管堵塞；
3．1，2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18克/厘米3，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂．在试验中可以用下图所示装置制备1，2-二溴乙烷．其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有浓溴(表面掩盖少量水)．请填写下列空白：
（1）烧瓶a中发生的是乙醇的脱水反应，即消去反应，反应温度是170℃，并且该反应要求温度快速上升到170℃，否则简洁产生副反应．请你写出乙醇的这个消去反应方程式为__________________；
（2）写出制备1，2-二溴乙烷的化学方程式：____________________________________；
（3）平安瓶b可以以上倒吸，并可以检查试验进行时试管d是否发生堵塞．请写动身生堵塞时瓶b中的现象：
______________________________________________________；
（4）容器c中NaOH溶液的作用是：____________________________________；
（5）某同学做此试验时，使用肯定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量，比正常状况下超出很多，假如装置的气密性没有问题，试分析其可能的缘由：____________________________________；
（6）e装置内NaOH溶液的作用是____________________________________。

【答案】（1）CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O （2）CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br（3）b中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出（4）吸取乙烯气体中含有的CO2、SO2等酸性气体（5）①乙烯流速过快，未完全发生加成反应、②试验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有快速达到170℃，发生副反应生成乙醚（6）吸取HBr和Br2等气体，防止大气污染
【解析】（1）乙醇在170℃时发生消去生成乙烯，温度必需是170℃，反应方程式：CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O；（2）乙烯与液溴发生加成反应生成1，2-二溴乙烷化学方程式为：CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
（3）试管d发生堵塞时，b中压强不断增大，会导致b中水面下降，玻璃管中的水柱上升，甚至溢出；（4）装置C中盛有氢氧化钠可以和制取乙烯中产生的杂质气体二氧化碳和二氧化硫发生反应；
（6）该反应中剩余的溴化氢及反应副产物溴单质等有毒，会污染大气，应当进行尾气吸取，所以装置e中氢氧化钠溶液的作用是吸取HBr和Br2等气体，防止大气污染。

【自我反思】。