Question

6．溴苯是一種化工原料，某課外小組用如圖裝置改進了苯的溴代反應，實驗步驟如下：
Ⅰ、按圖所示組裝儀器并檢查裝置的氣密性；
Ⅱ、將磁鐵用雙面膠固定在圓底燒瓶外側頂部，取0.5g還原鐵粉置于瓶內，移動燒瓶使鐵粉被磁鐵吸于瓶內側頂端，在干燥管球內尖端部位放一團蘸有40%氫氧化鈉溶液的棉花，兩側分別放一段濕潤的石蕊試紙和濕潤的淀粉碘化鉀試紙，再將另一團蘸有CCl₄的棉花松松地置于干燥管的管口，塞上帶有導管的膠塞．
Ⅲ、用注射器加入溴和苯的混合溶液7.5mL（體積比約為1：2），塞上膠塞，稍微傾斜一下燒瓶并移去磁鐵，鐵粉自然落入溴和苯的混合溶液中，將一塊冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分，混合液開始處于微沸狀態(tài)，1min后轉為沸騰．
IV、反應完畢后，打開止水夾，立即將注射器中10mL飽和的亞硫酸鈉溶液注入燒瓶內，充分反應后，上層為淺綠色溶液，下層為接近無色油狀液體，再用注射器注入蒸餾水“水洗”，即可清楚地看到無色溴苯生成，請回答相關問題：
（1）步驟Ⅱ中蘸有CCl₄的棉花和蘸有40%氫氧化鈉溶液的棉花的作用分別為吸收揮發(fā)苯與溴、吸收HBr，防止污染環(huán)境；
（2）步驟Ⅲ中，苯和溴反應的化學反應方程式為；冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分的目的降低溫度圓底燒瓶上部溫度，起冷卻回流作用；
（3）步驟Ⅳ中，飽和的亞硫酸鈉溶液的主要作用是消耗掉未反應的溴，防止污染環(huán)境，生成淺綠色溶液的離子方程式為2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺，從“水洗”后的體系中分離出溴苯的操作是分液；
（4）什么現象能證明苯和溴發(fā)生的是取代反應濕潤的淀粉-KI試紙無明顯現象，濕潤的石蕊試紙變紅色；
（5）該實驗的優(yōu)點有防止造成環(huán)境污染、實驗同時證明苯和溴發(fā)生的是取代反應等．

Answer 1

分析 （1）苯與溴易揮發(fā)，用四氯化碳吸收；反應生成HBr，用NaOH溶液吸收，防止污染環(huán)境；
（2）苯與溴在Fe作催化劑條件下反應生成溴苯與HBr；反應放出熱量，溴與苯都易揮發(fā)，用冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分，降低溫度圓底燒瓶上部溫度，起冷卻回流作用；
（3）亞硫酸鈉具有還原性，可以消耗掉未反應的溴；反應中起催化劑作用物質實際是FeBr₃，三價鐵具有氧化性，可以與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子、硫酸根；溴苯與水溶液不互溶，利用分液的方法進行分離；
（4）利用濕潤的淀粉-KI試紙排除溴使?jié)駶櫟氖�蕊試變色，再利用濕潤的石蕊試紙驗證有HBr；
（5）該實驗防止環(huán)境污染、實驗同時可以證明苯和溴發(fā)生的是取代反應．

解答 解：（1）苯與溴易揮發(fā)，用四氯化碳吸收，防止對環(huán)境污染、防止溴對HBr檢驗的影響，由于反應生成HBr，且易揮發(fā)，用NaOH溶液吸收，防止污染環(huán)境，
故答案為：吸收揮發(fā)苯與溴；吸收HBr，防止污染環(huán)境；
（2）苯與溴在Fe作催化劑（實際為溴化鐵）條件下反應生成溴苯與HBr，反應方程式為：；反應放出熱量，溴與苯都易揮發(fā)，用冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分，降低溫度圓底燒瓶上部溫度，起冷卻回流作用，減少原料的損失，
故答案為：；降低溫度圓底燒瓶上部溫度，起冷卻回流作用；
（3）亞硫酸鈉具有還原性，可以消耗掉未反應的溴，防止污染環(huán)境；反應中起催化劑作用物質實際是FeBr₃，三價鐵具有氧化性，可以與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應生成亞鐵離子、硫酸根，反應離子方程式為：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；溴苯與水溶液不互溶，從“水洗”后的體系中分離出溴苯的操作是分液，
故答案為：消耗掉未反應的溴，防止污染環(huán)境；2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；分液；
（4）濕潤的淀粉-KI試紙無明顯現象，濕潤的石蕊試紙變紅色，說明反應生成HBr，可以證明證明苯和溴發(fā)生的是取代反應，
故答案為：濕潤的淀粉-KI試紙無明顯現象，濕潤的石蕊試紙變紅色；
（5）該實驗的優(yōu)點有：防止造成環(huán)境污染、實驗同時證明苯和溴發(fā)生的是取代反應等，
故答案為：防止造成環(huán)境污染、實驗同時證明苯和溴發(fā)生的是取代反應等．

點評 本題考查制備實驗方案，側重對操作的分析評價考查，明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等．