在50 mL两颈瓶中加入5.2 mL 正丁醇, 0.8 mL 浓硫酸,两粒沸石,摇动混合均匀,安好装置。分水器内加水至支管后放去0.5mL水即分水器内有( V-0.5 ) mL水。开始小火加热,保持瓶内液体微沸,开始回流,温度控制在134~135 ℃,待分水器已全部被水充满时表示反应已基本完成(约需1小时),停止加热。
反应物冷却后,把混合物连同分水器里的水一起倒入内盛7 mL水的分液漏斗中,充分振摇。
静止后,分出产物粗制正丁醚,用50 % H2SO4洗涤两次(3 mL × 2),再用5 mL水洗涤一次。分出有机层。用无水氯化钙干燥产品。
将干燥后的粗产品倒入圆底烧瓶中蒸馏(注意不要把氯化钙倒入瓶中!),收集139~142 ℃的馏分。称量产品,计算产率,测定折光率。
2. 按反应式计算,生成水的量约为0.8 g左右,但是实际分出水的体积要略大于理论计算量,因为有单分子脱水的副产物生成。
3. 本实验利用恒沸混合物蒸馏方法,采用分水器将反应生成的水层上面的有机层不断流回到反应瓶中,而将生成的水除去。在反应液中,正丁醚和水形成恒沸物,沸点为94.1℃,含水33.4 %。正丁醇和水形成恒沸物,沸点为93 ℃,含水45.5 %。正丁醚和正丁醇形成二元恒沸物,沸点为117.6℃,含正丁醇82.5 %。此外正丁醚还能和正丁醇、水形成三元恒沸物,沸点为90.6 ℃,含正丁醇34.6 %,含水29.9 %。这些含水的恒沸物冷凝后,在分水器中分层。上层主要是正丁醇和正丁醚,下层主要是水。利用分水器可以使分水器上层的有机物流回反应器中。
4. 反应开始回流时,因为有恒沸物的存在,温度不可能马上达到135 ℃。但随着水被蒸出,温度逐渐升高,最后达到135 ℃以上,即应停止加热。如果温度升得太高,反应溶液会炭化变黑,并有大量副产物丁烯生成。
5. 50 %硫酸的配制方法:20 mL浓硫酸缓慢加入到34 mL水中。
6. 正丁醇能溶于50 %硫酸,而正丁醚溶解很少。