Question

（13分）一溴乙烷為無色液體，熔點-119．1℃，沸點38．4℃，常用于汽油的乙基化、冷凍劑和麻醉劑。制備一溴乙烷的反應原理為：NaBr+H₂SO₄=HBr↑+NaHSO₄，CH₃CH₂OH+HBr→CH₃CH₂Br+H₂O。實驗室可用如下裝置制備一溴乙烷：

某學生的實驗過程和具體操作可簡述如下：

查閱資料可知：
①可能產生的副產物有： CH₃CH₂OCH₂CH₃、CH₂BrCH₂Br、CH₂=CH₂、Br₂、SO₂，其中1,2-二溴乙烷為無色液體，熔點9．3℃，沸點131.4℃。
②油層a用濃硫酸處理可以除掉乙醚、乙醇和水等雜質。
請結合以上信息回答下列問題：
（1）實驗過程中錐形瓶置于冰水混合物中的目的是                       。
（2）水層a中的離子除Na⁺、H⁺、OH^-和Br^-外，還一定含有           ，檢驗該離子的方法是                       。
（3）油層a、b均呈微黃色。該學生猜測油層b除一溴乙烷外還可能含有其它一種或多種副產物，為驗證其成分設計了如下的實驗操作。

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：將油層b轉移至        中，再加入足量稀 Na2SO3溶液充分振蕩，靜置。
步驟2：取步驟1的水層少量于試管中，加入稀硫酸酸化，再加入適量新制氯水及少量CCl4，充分振蕩，靜置。	溶液分層，下層呈橙紅色，證明     。
步驟3：將步驟1的油層充分洗滌、干燥后裝入蒸餾裝置中，       至溫度計升高至450C左右。	餾出蒸汽的溫度穩定在38℃左右，不再有蒸汽餾出時，將蒸餾燒瓶中殘留液體置于冰水浴中冷卻，凝結成白色固體，則證明油層b中含有1,2-二溴乙烷。

（4）該同學在實驗過程中加入了10mL乙醇（0.17mol），足量濃硫酸，適量水，以及0.15mol溴化鈉，最后蒸餾獲得了10.9g一溴乙烷產品。請計算產率       （用小數表示，保留二位小數）。

Answer 1

（13分）
（1）防止產品揮發損失（1分）
（2）SO₄^2-（1分），取少量水層a的溶液于試管中，加入足量稀鹽酸化，再滴加少量的BaCl₂溶液，若產生渾濁，有SO₄^2-，否則無SO₄^2-。（2分）
（3）

實驗步驟	預期現象和結論
分液漏斗   （1分）	液體分層，下層液體逐漸褪為無色。（2分）
	油層b中含有Br2（2分）
水浴加熱 （2分）

（4）0.67  （2分）

試題分析：（1）一溴乙烷的沸點較低，易揮發，所以錐形瓶置于冰水混合物中的目的是防止產品揮發損失；
（2）制備一溴乙烷所用試劑有濃硫酸，所以水層a中的離子除Na⁺、H⁺、OH^-和Br^-外，一定還有SO₄^2-；SO₄^2-的檢驗方法是取少量水層a的溶液于試管中，加入足量稀鹽酸化，再滴加少量的BaCl₂溶液，若產生渾濁，有SO₄^2-，否則無SO₄^2-。
（3）步驟2中溶液出現分層現象，所以將油層b轉移至分液漏斗中，便于分離溶液；一溴乙烷中可能含有CH₃CH₂OCH₂CH₃、CH₂BrCH₂Br、CH₂=CH₂、Br₂、SO₂等雜質，而使溶液顯黃色。一溴乙烷的密度比水大，Na₂SO₃溶液可以吸收Br₂、SO₂在溶液的上層，一溴乙烷等油層在溶液的下層，所以出現的現象是液體分層，下層液體逐漸褪為無色；步驟2中用新制氯氣和四氯化碳溶液萃取，溶液分層，下層呈橙紅色，證明原油層中b中含有Br₂；步驟1的油層中含有一溴乙烷、CH₂BrCH₂Br等，一溴乙烷的沸點較低，所以控制溫度在38℃左右時溜出的餾分是一溴乙烷，常用水浴加熱的方法，控制溫度。
（4）乙醇的物質的量大于溴化鈉的物質的量，所以理論上生成0.15mol的一溴乙烷，實際得到10.9g/0.1mol的一溴乙烷，所以產率=0.1mol/0.15mol=0.67．