Question

11．德国化学家凯库勒认为：苯分子是由6个碳原子以单双键相互交替结合而成的环状结构．为了验证凯库勒有关苯环的观点，甲同学设计了如图实验方案．

①按如图所示的装置图连接好各仪器；
②检验装置的气密性；
③在A中加入适量的苯和液溴的混合液体，再加入少量铁粉，塞上橡皮塞，打开止水夹K₁、K₂、K₃；
④待C中烧瓶收集满气体后，将导管b的下端插入烧杯D的水中，挤压预先装有水的胶头滴管的胶头，观察实验现象．
请回答下列问题．
（1）装置A中所发生反应的化学反应方程式为，能证明凯库勒观点错误的实验现象是C中产生“喷泉”现象．
（2）装置B的作用是除去未反应的苯蒸气和溴蒸气．
（3）得到的粗溴苯呈红褐色，可用以下操作对其精制：
①蒸馏   ②水洗  ③用干燥剂干燥  ④10%NaOH溶液洗涤  ⑤水洗
正确的操作顺序是②④⑤③① （用数字序号回答）．
（4）C中烧瓶的容积为500mL，收集气体时，由于空气未排尽，最终水未充满烧瓶，假设烧瓶中混合气体对H₂的相对密度为24.9，则实验结束时，进入烧瓶中的水的体积为200 mL（空气的平均相对分子质量为29）．

Answer 1

分析 （1）苯与溴在溴化铁做催化剂的条件下发生取代反应，生成溴苯和溴化氢；
（2）由于反应放热，苯和液溴均易挥发，溴的存在干扰检验H⁺和Br^-；
（3）除去混合酸后，粗溴苯中主要含有苯、少量的酸、水等杂质，需进一步精制，操作为水洗、用10%的NaOH溶液洗、水洗、用干燥剂干燥、蒸馏．
（4）根据相对密度进行计算．

解答 解：（1）苯与溴在溴化铁做催化剂的条件下生成溴苯和溴化氢，苯分子里的氢原子被溴原子所代替，
方程式为：，该反应为取代反应，不是加成反应，所以苯分子中不存在碳碳单双键交替，所以凯库勒观点错误，生成的溴化氢极易溶于水，所以C中产生“喷泉”现象，
故答案为：，C中产生“喷泉”现象；
（2）由于反应放热，苯和液溴均易挥发，苯和溴极易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去溴化氢气体中的溴蒸气和苯，以防干扰检验H⁺和Br^-，
故答案为：除去未反应的苯蒸气和溴蒸气；
（3）产品粗溴苯的精制，应先水洗，除去溶有的JBr酸，再用10%NaOH溶液洗涤，将Br₂转化为易溶于水的NaBr和NaBrO，然后水洗、干燥，最后蒸馏，故正确的顺序为②④⑤③①，故答案为：②④⑤③①；
（4）烧瓶中混合气体对H₂的相对密度为24.9，故烧瓶中混合气体的平均分子量为24.9×2=49.8，
设HBr的体积为x，空气的体积为y，则：$\frac{81x}{500}$+$\frac{29y}{500}$①
x+y=500②
解①②得：x=200mL，y=300mL，
故进入烧瓶中的水的体积为x=200mL，
故答案为：200mL．

点评 本题以实验为载体考查了有机物苯的性质，理清实验原理是解答的关键，题目难度中等．