Question

16．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：

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

按下列合成步骤回答问题：
（1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑．在b中小心加入4.0mL液态溴．向a中滴入几滴溴，有白雾产生，继续滴加至液溴滴完．
①写出实验室合成溴苯的化学方程式C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr；
②装置c的作用是使溴和苯冷凝回流；
③装置d的作用是吸收HBr和Br₂；
④用胶头滴管从d中吸取少量溶液于试管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，有浅黄色沉淀生成，能否证明a中发生了取代反应？为什么？不能．因Br₂与NaOH反应生成的Br^-会与Ag⁺结合生成浅黄色沉淀．
（2）当液溴滴加完成后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤．用NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br₂．
③向分离出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤．加入氯化钙的目的是除去粗溴苯中的水．
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有杂质要进一步提纯，下列操作中必须的是C（填字母）．
A．重结晶            B．过滤             C．蒸馏             D．萃取
（4）在该实验中，a的容积最适合的是B（字母）．
A.25mL              B.50mL             C.250mL            D.500mL．

Answer 1

分析 根据实验装置图可知，在装置三颈烧瓶中用苯与溴在铁粉作催化剂的条件下生成溴苯和溴化氢，由于苯和液溴都是易挥发的物质，为了提高原料的利用率，用球形冷凝管进行冷凝回流，在装置烧杯中用氢氧化钠溶液吸收HBr及挥发出的Br₂，由于溴化氢极易溶于水，所以在用氢氧化钠溶液吸收的时候用防倒吸装置．
（1）①苯与溴在铁粉作催化剂的条件下生成溴苯和溴化氢；
②采用冷凝管的作用是将挥发出的反应物蒸气冷凝使其回流到反应容器中；
③苯与液溴反应生成HBr，苯的卤代反应是放热反应，液溴易挥发，所以尾气中有HBr及挥发出的Br₂，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染大气；
④溴可与氢氧化钠反应生成溴化钠，与硝酸银反应生成溴化银沉淀；
（2）溴苯中含有溴，加NaOH溶液，把未反应的Br₂变成NaBr和NaBrO洗到水中，然后加干燥剂，据此解答；
（3）实验室中，相互溶解的两种液体，可以利用蒸馏操作分离；
（4）根据制取溴苯所加的液体的体积以及溶液的体积一般不超容器的$\frac{2}{3}$，不少于$\frac{1}{3}$来解答．

解答 解：（1）①A中用苯与溴在铁粉作催化剂的条件下反应，苯环上的一个氢原子被一个溴原子取代，其反应方程式为：C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr，
故答案为：C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr；
 ②溴与苯发生取代反应生成溴苯与溴化氢，反应放热，冷凝管的作用是冷凝挥发出来的苯和液溴，并使它们流回到烧瓶中，提高反应的转化率，
故答案为：使溴和苯冷凝回流；        
③苯与液溴反应生成HBr，苯的卤代反应是放热反应，液溴易挥发，所以尾气中有HBr及挥发出的Br₂，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染大气，所以装置d的作用是吸收HBr和Br₂，
故答案为：吸收HBr和Br₂；
④液溴是易挥发的物质，在装置烧杯中用氢氧化钠溶液吸收HBr及挥发出的Br₂，溴可与氢氧化钠反应生成溴化钠，与硝酸银反应生成溴化银沉淀，如检验是否生成溴化氢，应先通过苯除去溴，用胶头滴管从d中吸取少量溶液于试管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，实验原理不合理，
故答案为：不能，因Br₂与NaOH反应生成的Br^-会与Ag⁺结合生成浅黄色沉淀；
（2）溴苯提纯的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后过滤除去未反应的铁屑，再加NaOH溶液，除去HBr，把未反应的Br₂变成NaBr和NaBrO洗到水中，然后加干燥剂，无水氯化钙能干燥溴苯，
故答案为：除去HBr和未反应的Br₂；除去粗溴苯中的水；
（3）苯易挥发，该方法制取的溴苯中会含有杂质苯；苯和溴苯相互溶解，需要通过蒸馏操作分离，所以C正确，
故答案为：C；    
（4）操作过程中，先在a中加入15mL无水苯，在b中小心加入4.0mL液态溴，最后向a中加入10mL水，共约30mL，所以a的容积最适合的是50mL，
故答案为：B．

点评 本题主要考查了溴苯的制取实验、物质的分离提纯等，清楚制备的原理是解答的关键，题目难度中等．