Question

16．溴苯是一種化工原料，實(shí)驗(yàn)室合成溴苯的裝置示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	苯	溴	溴苯
密度/g•cm-3	0.88	3.10	1.50
沸點(diǎn)/°C	80	59	156
水中溶解度	微溶	微溶	微溶

按下列合成步驟回答問(wèn)題：
（1）在a中加入15mL無(wú)水苯和少量鐵屑．在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴．向a中滴入幾滴溴，有白霧產(chǎn)生，繼續(xù)滴加至液溴滴完．
①寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室合成溴苯的化學(xué)方程式C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr；
②裝置c的作用是使溴和苯冷凝回流；
③裝置d的作用是吸收HBr和Br₂；
④用膠頭滴管從d中吸取少量溶液于試管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，有淺黃色沉淀生成，能否證明a中發(fā)生了取代反應(yīng)？為什么？不能．因Br₂與NaOH反應(yīng)生成的Br^-會(huì)與Ag⁺結(jié)合生成淺黃色沉淀．
（2）當(dāng)液溴滴加完成后，經(jīng)過(guò)下列步驟分離提純：
①向a中加入10mL水，然后過(guò)濾除去未反應(yīng)的鐵屑；
②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌．用NaOH溶液洗滌的作用是除去HBr和未反應(yīng)的Br₂．
③向分離出的粗溴苯中加入少量的無(wú)水氯化鈣，靜置、過(guò)濾．加入氯化鈣的目的是除去粗溴苯中的水．
（3）經(jīng)以上分離操作后，粗溴苯中還含有雜質(zhì)要進(jìn)一步提純，下列操作中必須的是C（填字母）．
A．重結(jié)晶            B．過(guò)濾             C．蒸餾             D．萃取
（4）在該實(shí)驗(yàn)中，a的容積最適合的是B（字母）．
A.25mL              B.50mL             C.250mL            D.500mL．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，在裝置三頸燒瓶中用苯與溴在鐵粉作催化劑的條件下生成溴苯和溴化氫，由于苯和液溴都是易揮發(fā)的物質(zhì)，為了提高原料的利用率，用球形冷凝管進(jìn)行冷凝回流，在裝置燒杯中用氫氧化鈉溶液吸收HBr及揮發(fā)出的Br₂，由于溴化氫極易溶于水，所以在用氫氧化鈉溶液吸收的時(shí)候用防倒吸裝置．
（1）①苯與溴在鐵粉作催化劑的條件下生成溴苯和溴化氫；
②采用冷凝管的作用是將揮發(fā)出的反應(yīng)物蒸氣冷凝使其回流到反應(yīng)容器中；
③苯與液溴反應(yīng)生成HBr，苯的鹵代反應(yīng)是放熱反應(yīng)，液溴易揮發(fā)，所以尾氣中有HBr及揮發(fā)出的Br₂，用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣；
④溴可與氫氧化鈉反應(yīng)生成溴化鈉，與硝酸銀反應(yīng)生成溴化銀沉淀；
（2）溴苯中含有溴，加NaOH溶液，把未反應(yīng)的Br₂變成NaBr和NaBrO洗到水中，然后加干燥劑，據(jù)此解答；
（3）實(shí)驗(yàn)室中，相互溶解的兩種液體，可以利用蒸餾操作分離；
（4）根據(jù)制取溴苯所加的液體的體積以及溶液的體積一般不超容器的$\frac{2}{3}$，不少于$\frac{1}{3}$來(lái)解答．

解答 解：（1）①A中用苯與溴在鐵粉作催化劑的條件下反應(yīng)，苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被一個(gè)溴原子取代，其反應(yīng)方程式為：C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr，
故答案為：C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr；
 ②溴與苯發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯與溴化氫，反應(yīng)放熱，冷凝管的作用是冷凝揮發(fā)出來(lái)的苯和液溴，并使它們流回到燒瓶中，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：使溴和苯冷凝回流；        
③苯與液溴反應(yīng)生成HBr，苯的鹵代反應(yīng)是放熱反應(yīng)，液溴易揮發(fā)，所以尾氣中有HBr及揮發(fā)出的Br₂，用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣，所以裝置d的作用是吸收HBr和Br₂，
故答案為：吸收HBr和Br₂；
④液溴是易揮發(fā)的物質(zhì)，在裝置燒杯中用氫氧化鈉溶液吸收HBr及揮發(fā)出的Br₂，溴可與氫氧化鈉反應(yīng)生成溴化鈉，與硝酸銀反應(yīng)生成溴化銀沉淀，如檢驗(yàn)是否生成溴化氫，應(yīng)先通過(guò)苯除去溴，用膠頭滴管從d中吸取少量溶液于試管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液，實(shí)驗(yàn)原理不合理，
故答案為：不能，因Br₂與NaOH反應(yīng)生成的Br^-會(huì)與Ag⁺結(jié)合生成淺黃色沉淀；
（2）溴苯提純的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后過(guò)濾除去未反應(yīng)的鐵屑，再加NaOH溶液，除去HBr，把未反應(yīng)的Br₂變成NaBr和NaBrO洗到水中，然后加干燥劑，無(wú)水氯化鈣能干燥溴苯，
故答案為：除去HBr和未反應(yīng)的Br₂；除去粗溴苯中的水；
（3）苯易揮發(fā)，該方法制取的溴苯中會(huì)含有雜質(zhì)苯；苯和溴苯相互溶解，需要通過(guò)蒸餾操作分離，所以C正確，
故答案為：C；    
（4）操作過(guò)程中，先在a中加入15mL無(wú)水苯，在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴，最后向a中加入10mL水，共約30mL，所以a的容積最適合的是50mL，
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了溴苯的制取實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純等，清楚制備的原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．