Question

14．溴苯是一種化工原料，某課外小組用如圖裝置改進(jìn)了苯的溴代反應(yīng)．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖所示組裝儀器并檢查裝置的氣密性；
②將磁鐵用雙面膠固定在圓底燒瓶外側(cè)頂部，取0.5g還原鐵粉置于瓶內(nèi)，移動(dòng)燒瓶使鐵粉被磁鐵吸于瓶內(nèi)側(cè)頂端．在干燥管球內(nèi)尖端部位放一團(tuán)蘸有40%氫氧化鈉溶液的棉花，兩側(cè)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(tuán)蘸有CCl₄的棉花松松地置于干燥管的管口，塞上帶有導(dǎo)管的膠塞．
③將磁石移開，并用冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分．
④反應(yīng)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中，充分反應(yīng)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(qǐng)回答相關(guān)問題．
（1）步驟②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③中，苯和溴反應(yīng)的化學(xué)方程式為，冰毛巾覆蓋在圓底燒瓶上半部分的目的是降低溫度圓底燒瓶上部溫度，起冷卻回流作用；
（3）步驟④中，飽和的亞硫酸鈉溶液的主要作用是消耗掉未反應(yīng)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(xiàn)象能證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)濕潤的淀粉-KI試紙無明顯現(xiàn)象，濕潤的石蕊試紙變紅色；
（5）該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)有防止造成環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)等．

Answer 1

分析 （1）苯與溴易揮發(fā)，用四氯化碳吸收；反應(yīng)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(yīng)生成溴苯與HBr；反應(yīng)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(yīng)的溴；反應(yīng)中起催化劑作用物質(zhì)實(shí)際是FeBr₃，三價(jià)鐵具有氧化性，可以與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)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(jìn)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�?yàn)證有HBr；
（5）該實(shí)驗(yàn)防止環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)同時(shí)可以證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)．

解答 解：（1）苯與溴易揮發(fā)，用四氯化碳吸收，防止對(duì)環(huán)境污染、防止溴對(duì)HBr檢驗(yàn)的影響，由于反應(yīng)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(shí)際為溴化鐵）條件下反應(yīng)生成溴苯與HBr，反應(yīng)方程式為：；反應(yīng)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(yīng)的溴，防止污染環(huán)境；反應(yīng)中起催化劑作用物質(zhì)實(shí)際是FeBr₃，三價(jià)鐵具有氧化性，可以與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子、硫酸根，反應(yīng)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(yīng)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(xiàn)象，濕潤的石蕊試紙變紅色，說明反應(yīng)生成HBr，可以證明證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)，
故答案為：濕潤的淀粉-KI試紙無明顯現(xiàn)象，濕潤的石蕊試紙變紅色；
（5）該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)有：防止造成環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)等，
故答案為：防止造成環(huán)境污染、實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明苯和溴發(fā)生的是取代反應(yīng)等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案，側(cè)重對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)考查，明確原理是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．