湖南人文科技学院：《有机化学实验》课程思政教学资源（教案讲义）正溴丁烷的制备

1-溴丁烷的制备 一、教学目标： 1、使学生学习并掌握以正丁醇、浓H2$0,和溴化钠制备1-溴丁烷的原理和方法： 2、使学生掌握带有有害气体吸收装置的回流操作： 3、巩固分液漏斗的使用方法以及液体产品干燥、蒸馏的基本操作 教学方法与教学手段： 讲解法、学生实验法、巡回指导法 教学重点与教学难点： 重点：氯代烷的制备原理及方法，有害气体的回收及回收装置的组装和使用 难点：氯代烷的制备方法 思政元素：结合尾气吸收转置运用的作用，进行环保教有，结合反应过程中硫酸浓 度大学与加热火力大小控制，引导学生进行凡事有度，过犹不及教育，倡导采取科学方 法。 思政预期效果：引导学生养成环保意识，注意养成环保意识，废酸废碱和有毒反应 物不要随意丢弃，应置于制定容器，统一无害化处理，做事应采取科学方法，凡是有度， 过有不及处事方式。 二、实验原理 实验室中，芳卤一般通过芳烃在催化剂作用下直接卤化制备，卤代烷烃一般通过相 应的醇与氢卤酸之间的亲核取代反应制备（可逆反应）。溴化钠与浓硫酸反应，放出溴 化氢，溴化氢与正丁醇生成1-溴丁烷。 主反应： NaBr+H2SO4- →HBr+HSO4 n--CaHgOH+HBr ±n-C4HgBr+H20 副反应： CH2CH2CH2CH2OH CHCHCH-CH CHgCH-CHCHH2O 硫酸在反应中起催化剂和脱水剂作用 三、实验材料 11s

1 / 5 1-溴丁烷的制备 一、教学目标： 1、使学生学习并掌握以正丁醇、浓 H2SO4 和溴化钠制备 1-溴丁烷的原理和方法； 2、使学生掌握带有有害气体吸收装置的回流操作； 3、巩固分液漏斗的使用方法以及液体产品干燥、蒸馏的基本操作。 教学方法与教学手段： 讲解法、学生实验法、巡回指导法 教学重点与教学难点： 重点：氯代烷的制备原理及方法，有害气体的回收及回收装置的组装和使用 难点：氯代烷的制备方法 思政元素：结合尾气吸收转置运用的作用，进行环保教育，结合反应过程中硫酸浓 度大学与加热火力大小控制，引导学生进行凡事有度，过犹不及教育，倡导采取科学方 法。 思政预期效果：引导学生养成环保意识，注意养成环保意识，废酸废碱和有毒反应 物不要随意丢弃，应置于制定容器，统一无害化处理，做事应采取科学方法，凡是有度， 过有不及处事方式。 二、实验原理 实验室中，芳卤一般通过芳烃在催化剂作用下直接卤化制备，卤代烷烃一般通过相 应的醇与氢卤酸之间的亲核取代反应制备（可逆反应）。溴化钠与浓硫酸反应，放出溴 化氢，溴化氢与正丁醇生成 1-溴丁烷。 主反应： NaBr+ H2SO4 HBr+ NaHSO 4 n--C4H9OH + HBr n--C4H9Br + H2O 副反应： CH3CH2CH2CH2OH H2SO4 CH3CH2CH=CH 2+ CH3CH=CHCH 3+ H2O 2CH3CH2CH2CH2OH H2SO4 CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+ H2O 硫酸在反应中起催化剂和脱水剂作用 三、实验材料

电热套（带磁力搅拌）、磁转子、圆底烧瓶、球形冷凝管、直型冷凝管、蒸馏头、温 度计、温度计套管、尾接管、烧杯、漏斗、分液漏斗、乳胶管、浓HSO4、正丁醇、NaBr、 NaOH、无水CaCl2、NaHCO、沸石 药品及物理常数： 药品名称分子量 熔点（℃）沸点（℃）密 度水溶解度(g/100如1) /(g/c) 正丁爵7412 88.9 117.25 0.8098 微溶于水 溴化钠 102.89 浓硫酸 1.84 易溶于水 正溴丁烷 137.03 112 101.6 1.270-1.277难溶于水，易溶于醇 和酵 四、实验装置图 回流（含气体吸收）装置 五、实验步骤 1、组装回馏装置 先下后上，先左后右，依次组装三颈圆底烧瓶、球形冷凝管和溴化氢吸收装置，用 稀的氢氧化钠溶液作吸收剂（注意：倒立的三角漏斗口要恰好接触水面，不能侵入水中， 防止倒吸)。 2、加样 (1)取18mL水置于小烧杯中，向其中缓慢加入18mL(约0.33mol)浓硫酸（注意： 加入过程中应边滴加边用玻璃棒搅拌，防治液体飞搬)。 (2)向上述溶液中缓慢滴加13mL正丁醇(0.14mol)(边加边搅拌)，并将混合 均匀的硫酸和正丁醇混合液加入到已经搭建好装置的圆底烧瓶中，并加入1-3粒沸石。 215

2 / 5 电热套（带磁力搅拌）、磁转子、圆底烧瓶、球形冷凝管、直型冷凝管、蒸馏头、温 度计、温度计套管、尾接管、烧杯、漏斗、分液漏斗、乳胶管、浓 H2SO4、正丁醇、NaBr、 NaOH、无水 CaCl2、NaHCO3、沸石 药品及物理常数： 四、实验装置图 五、实验步骤 1、组装回馏装置 先下后上，先左后右，依次组装三颈圆底烧瓶、球形冷凝管和溴化氢吸收装置，用 稀的氢氧化钠溶液作吸收剂（注意：倒立的三角漏斗口要恰好接触水面，不能侵入水中， 防止倒吸）。 2、加样 （1）取 18mL 水置于小烧杯中，向其中缓慢加入 18mL（约 0.33 mol）浓硫酸(注意： 加入过程中应边滴加边用玻璃棒搅拌，防治液体飞溅)。 （2）向上述溶液中缓慢滴加 13mL 正丁醇（0.14 mol）（边加边搅拌），并将混合 均匀的硫酸和正丁醇混合液加入到已经搭建好装置的圆底烧瓶中，并加入 1-3 粒沸石

(3)称取17g研细的无水溴化钠(0.165mol),从三颈烧瓶侧口加入到硫酸和正 丁醇混合液中，立刻塞好烧瓶塞。 3、回流 打开冷凝水，小火加热至沸腾，使反应物保持沸腾，平稳回流45min。 4、蒸馏 关掉加热电源，使反应液冷却，卸下球形冷凝管，重新加入几粒沸石，改为蒸馏装 置（蒸馏头、温度计套管、温度计、尾接管、盛有20L蒸馏水的圆底烧瓶），加热蒸 馏出粗的1-溴丁烷直至反应瓶中油层消失而馏出液中无油滴蒸出（可用烧杯盛放清水接 一滴馏分，如果没有油膜或油滴现象，表示有机物已经蒸出)。 5、洗涤 (1)将馏出液转至分液漏斗中，加入等体积的水洗涤，除去水层（产物层在哪层？） (2)将粗产物转入分液漏斗中，并向其中加入加等体积的浓硫酸洗涤，静置，放 出浓硫酸层（产物层在哪层？） (3)将上述所得有机层粗产品用等体积的水洗涤，取有机层（产物层在哪层？） (4)加入等体积饱和NaHCO,溶液洗涤（产物层在哪层？） (5)加入等体积水洗涤（产物层在哪层？） 6、干燥、称重并计算产率 将上述5步洗涤得到的有机层样品转移至干燥的窄口瓶（如锥形瓶、碘量瓶等）中 加入适量无水CC2干燥（干燥完全后粗产品溶液变为澄清液体且氯化钙呈分散颗粒 状)，干燥后转移至称过重的干净烧杯中称重，计算产率。 六、注意事项 1、溴化钠要先磨细，再称量，防止结块。 2、加料顺序不能改变，尤其要先加水，后加浓硫酸：每次加料，均要搅拌摇匀。 3、倒立的三角漏斗口要恰好接触水面，不能侵入水中，防止倒吸。 4、正溴丁烷是否蒸完，可以从以下几方面判断： (1)馏出液是都由浑浊变为澄清： (2)反应瓶上层油层是否消失： 315

3 / 5 （3）称取 17g 研细的无水溴化钠（0.165 mol），从三颈烧瓶侧口加入到硫酸和正 丁醇混合液中，立刻塞好烧瓶塞。 3、回流 打开冷凝水，小火加热至沸腾，使反应物保持沸腾，平稳回流 45 min。 4、蒸馏 关掉加热电源，使反应液冷却，卸下球形冷凝管，重新加入几粒沸石，改为蒸馏装 置（蒸馏头、温度计套管、温度计、尾接管、盛有 20 mL 蒸馏水的圆底烧瓶），加热蒸 馏出粗的 1-溴丁烷直至反应瓶中油层消失而馏出液中无油滴蒸出（可用烧杯盛放清水接 一滴馏分，如果没有油膜或油滴现象，表示有机物已经蒸出）。 5、洗涤 （1）将馏出液转至分液漏斗中，加入等体积的水洗涤，除去水层（产物层在哪层？） （2）将粗产物转入分液漏斗中，并向其中加入加等体积的浓硫酸洗涤，静置，放 出浓硫酸层（产物层在哪层？） （3）将上述所得有机层粗产品用等体积的水洗涤，取有机层（产物层在哪层？） （4）加入等体积饱和 NaHCO3 溶液洗涤（产物层在哪层？） （5）加入等体积水洗涤（产物层在哪层？） 6、干燥、称重并计算产率 将上述 5 步洗涤得到的有机层样品转移至干燥的窄口瓶（如锥形瓶、碘量瓶等）中， 加入适量无水 CaCl2 干燥（干燥完全后粗产品溶液变为澄清液体且氯化钙呈分散颗粒 状），干燥后转移至称过重的干净烧杯中称重，计算产率。 六、注意事项 1、溴化钠要先磨细，再称量，防止结块。 2、加料顺序不能改变，尤其要先加水，后加浓硫酸；每次加料，均要搅拌摇匀。 3、倒立的三角漏斗口要恰好接触水面，不能侵入水中，防止倒吸。 4、正溴丁烷是否蒸完，可以从以下几方面判断： （1）馏出液是都由浑浊变为澄清； （2）反应瓶上层油层是否消失；

(3)可用烧杯盛放清水接一滴馏分，如果没有油珠或油膜出现，表示有机物己经蒸出 (蒸馏不溶于水的有机化合物时，常用此法检验)。 5、反应完后要用浓硫酸除去未反应的醇和副反应生成的醚（与硫酸形成车羊盐），再用 水和饱和NaHCO,溶液除去浓硫酸，以防产物碳化。 6、如水洗产物后依旧呈红色，由于浓硫酸的氧化作用生成游离溴的缘故，可以加几毫 升饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤除去。 七、思考题 1、加料时，能否先使溴化钠和浓硫酸混合，然后再加正丁醇和水？为什么？ 答：不能，若先将溴化钠和浓硫酸混合，会立马产生溴化氢气体，会有部分溴化氢气体 来不及与正丁醇发生反应，使得产率降低，此外，如果没有正丁醇和水稀释，浓硫酸的 氧化性很强，会将溴化钠氧化成溴，发生的不是亲核反应，因此副产物增加。 2、本实验中硫酸的作用是什么？其用量和浓度过大或过小有什么不好？ 答：反应物、催化剂。过大时，反应生成大量的B跑出，且易将溴离子氧化为溴单 质：过小时，反应不完全：过小时反应不能进行，或反应不充分。 3、反应后的粗产物中含有哪些杂质？各步骤洗涤的目的何在？ 答：可能含有杂质为：n-C,H,OH,(-CHhO,HBr,n-CHBr,H,O,丁烯，二氧化 硫，溴单质 各步洗涤目的：①水洗除HBr、大部分-CH,OH,二氧化硫，溴单质等易溶于水的杂 质②浓硫酸洗去（血-C,Hg20,丁烯，余下的n-CH,OH③再用水洗除大部分H,SO,④用 NaHCO,洗除余下的HSO,⑤最后用水洗除NaHSO,与过量的NaHCO,等残留物。 4、分液漏斗洗涤产物是，在不清楚产物密度时，可采取什么渐变方法加以判别？ 答：从分液漏斗中分别取一点上层液或放出一点下层液于一盛水试管中，看是否有分 层及油珠出现来判断，若上层有则在上层，反之相反。 5、为什么用饱和碳酸氢钠溶液洗涤前要用水洗涤一次？ 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。 6、用分液漏斗洗涤产物时，为什么摇动后要及时放气？应该如何操作？ 415

4 / 5 （3）可用烧杯盛放清水接一滴馏分，如果没有油珠或油膜出现，表示有机物已经蒸出 （蒸馏不溶于水的有机化合物时，常用此法检验）。 5、反应完后要用浓硫酸除去未反应的醇和副反应生成的醚（与硫酸形成钅羊盐），再用 水和饱和 NaHCO3溶液除去浓硫酸，以防产物碳化。 6、如水洗产物后依旧呈红色，由于浓硫酸的氧化作用生成游离溴的缘故，可以加几毫 升饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤除去。 七、思考题 1、加料时，能否先使溴化钠和浓硫酸混合，然后再加正丁醇和水？为什么？ 答：不能，若先将溴化钠和浓硫酸混合，会立马产生溴化氢气体，会有部分溴化氢气体 来不及与正丁醇发生反应，使得产率降低，此外，如果没有正丁醇和水稀释，浓硫酸的 氧化性很强，会将溴化钠氧化成溴，发生的不是亲核反应，因此副产物增加。 2、本实验中硫酸的作用是什么？其用量和浓度过大或过小有什么不好？ 3、反应后的粗产物中含有哪些杂质？各步骤洗涤的目的何在？ 4、分液漏斗洗涤产物是，在不清楚产物密度时，可采取什么渐变方法加以判别？ 5、为什么用饱和碳酸氢钠溶液洗涤前要用水洗涤一次？ 6、用分液漏斗洗涤产物时，为什么摇动后要及时放气？应该如何操作？

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：将漏斗下口倾斜向上，朝向无人处，无明火处，打开活塞，及时放气。 5/5

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