Question

16．溴苯是一種化工原料，實驗室合成溴苯的裝置示意圖及有關數據如下：按下列合成步驟回答問題：

	苯	溴	溴苯
密度/g•cm-3	0.88	3.10	1.50
沸點/℃	80	59	156
水中溶解度	微溶	微溶	微溶

（1）在a中加入15mL無水苯和少量鐵屑．
在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴．向a中滴入幾滴溴，有白色霧產生，是因為生成了HBr氣體．繼續(xù)滴加至液溴滴完．裝置d的作用是吸收HBr和Br₂；制取溴苯的化學方程式C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr．該反應的催化劑為FeBr₃．
（2）液溴滴完后，經過下列步驟分離提純：
①向a中加入10mL水，然后過濾除去未反應的鐵屑；
②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌．NaOH溶液洗滌的作用是：除去HBr和未反應的Br₂．
③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣，靜置、過濾．加入氯化鈣的目的是作干燥劑；
（3）經以上分離操作后，粗溴苯中還含有的主要雜質為苯，要進一步提純，下列操作中必須的是C（填入正確選項前的字母）；
A．重結晶       B．過濾        C．蒸餾        D．萃取
（4）在該實驗中，a的容積最適合的是B（填入正確選項前的字母）．
A.25mL      B.50mL     C.250mL     D.500mL
（5）取反應后燒杯中的溶液2ml加入足量的稀硝酸酸化，再滴入AgNO₃溶液，有淺黃色沉淀生成，不能（能或不能）證明苯與液溴反生了取代反應，為什么？揮發(fā)出來的溴進入燒杯中與水反應生成的溴離子與硝酸銀溶液發(fā)生反應，生成淡黃色沉淀．

Answer 1

分析 a中，Fe和溴發(fā)生氧化反應生成溴化鐵，在溴化鐵作催化劑條件下，苯和溴發(fā)生取代反應生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸氣生成氫溴酸小液滴而產生白霧，冷凝管有冷凝回流作用，提高反應物的利用率；生成的HBr和揮發(fā)出的溴通過導氣管進入a中和氫氧化鈉反應生成鈉鹽；
（1）在溴化鐵作催化劑條件下，苯和溴發(fā)生取代反應生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸氣產生白霧；
HBr、Br₂蒸氣不能直接排空，否則污染大氣，用堿液吸收；
（2）②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌，NaOH是洗滌未反應的溴和HBr，再用水洗滌NaOH；
③無水氯化鈣能吸收水分而作干燥劑；
（3）溴苯能溶于苯中，二者互溶應該采用蒸餾方法分離；
（4）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$\frac{1}{3}$；
（5）生成的HBr中含有揮發(fā)出的溴，HBr和溴都與硝酸銀溶液生成淡黃色沉淀．

解答 解：a中，Fe和溴發(fā)生氧化反應生成溴化鐵，在溴化鐵作催化劑條件下，苯和溴發(fā)生取代反應生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸氣生成氫溴酸小液滴而產生白霧，冷凝管有冷凝回流作用，提高反應物的利用率；生成的HBr和揮發(fā)出的溴通過導氣管進入a中和氫氧化鈉反應生成鈉鹽；
（1）在溴化鐵作催化劑條件下，苯和溴發(fā)生取代反應生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸氣產生白霧，所以產生白霧的是HBr；
HBr、Br₂蒸氣不能直接排空，否則污染大氣，用堿液吸收，所以d的作用是吸收HBr和Br₂；發(fā)生的取代反應方程式為C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr，催化劑是FeBr₃，
故答案為：HBr；吸收HBr和Br₂；C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr；FeBr₃；
（2）②溴苯提純的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后過濾除去未反應的鐵屑，再加NaOH溶液，把未反應的Br₂變成NaBr和NaBrO洗到水中，故答案為：除去HBr和未反應的Br₂；
③無水氯化鈣能吸收水分而作干燥劑，故答案為：作干燥劑；
（3）溴苯能溶于苯中，所以溴苯中的雜質是苯，二者互溶應該采用蒸餾方法分離，故答案為：苯；C；
（4）操作過程中，在a中加入15mL無水苯，向a中加入10mL水，在b中小心加入4.0mL液態(tài)溴，所以a的容積最適合的是50mL，故答案為：B；
（5）生成的HBr中含有揮發(fā)出的溴，HBr和溴都與硝酸銀溶液生成淡黃色沉淀，所以單純根據生成淡黃色沉淀不能確定發(fā)生取代反應，故答案為：不能；揮發(fā)出來的溴進入燒杯中與水反應生成的溴離子與硝酸銀溶液發(fā)生反應，生成淡黃色沉淀．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高頻考點，明確實驗原理及實驗操作規(guī)則是解本題關鍵，知道物質檢驗方法、物質分離提純方法，易錯點是（4）（5），題目難度中等．