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6.溴苯是一种化工原料,某课外小组用如图装置改进了苯的溴代反应,实验步骤如下:
Ⅰ、按图所示组装仪器并检查装置的气密性;
Ⅱ、将磁铁用双面胶固定在圆底烧瓶外侧顶部,取0.5g还原铁粉置于瓶内,移动烧瓶使铁粉被磁铁吸于瓶内侧顶端,在干燥管球内尖端部位放一团蘸有40%氢氧化钠溶液的棉花,两侧分别放一段湿润的石蕊试纸和湿润的淀粉碘化钾试纸,再将另一团蘸有CCl4的棉花松松地置于干燥管的管口,塞上带有导管的胶塞.
Ⅲ、用注射器加入溴和苯的混合溶液7.5mL(体积比约为1:2),塞上胶塞,稍微倾斜一下烧瓶并移去磁铁,铁粉自然落入溴和苯的混合溶液中,将一块冰毛巾覆盖在圆底烧瓶上半部分,混合液开始处于微沸状态,1min后转为沸腾.
IV、反应完毕后,打开止水夹,立即将注射器中10mL饱和的亚硫酸钠溶液注入烧瓶内,充分反应后,上层为浅绿色溶液,下层为接近无色油状液体,再用注射器注入蒸馏水“水洗”,即可清楚地看到无色溴苯生成,请回答相关问题:
(1)步骤Ⅱ中蘸有CCl4的棉花和蘸有40%氢氧化钠溶液的棉花的作用分别为吸收挥发苯与溴、吸收HBr,防止污染环境;
(2)步骤Ⅲ中,苯和溴反应的化学反应方程式为;冰毛巾覆盖在圆底烧瓶上半部分的目的降低温度圆底烧瓶上部温度,起冷却回流作用;
(3)步骤Ⅳ中,饱和的亚硫酸钠溶液的主要作用是消耗掉未反应的溴,防止污染环境,生成浅绿色溶液的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,从“水洗”后的体系中分离出溴苯的操作是分液;
(4)什么现象能证明苯和溴发生的是取代反应湿润的淀粉-KI试纸无明显现象,湿润的石蕊试纸变红色;
(5)该实验的优点有防止造成环境污染、实验同时证明苯和溴发生的是取代反应等.

分析 (1)苯与溴易挥发,用四氯化碳吸收;反应生成HBr,用NaOH溶液吸收,防止污染环境;
(2)苯与溴在Fe作催化剂条件下反应生成溴苯与HBr;反应放出热量,溴与苯都易挥发,用冰毛巾覆盖在圆底烧瓶上半部分,降低温度圆底烧瓶上部温度,起冷却回流作用;
(3)亚硫酸钠具有还原性,可以消耗掉未反应的溴;反应中起催化剂作用物质实际是FeBr3,三价铁具有氧化性,可以与亚硫酸钠发生氧化反应生成亚铁离子、硫酸根;溴苯与水溶液不互溶,利用分液的方法进行分离;
(4)利用湿润的淀粉-KI试纸排除溴使湿润的石蕊试变色,再利用湿润的石蕊试纸验证有HBr;
(5)该实验防止环境污染、实验同时可以证明苯和溴发生的是取代反应.

解答 解:(1)苯与溴易挥发,用四氯化碳吸收,防止对环境污染、防止溴对HBr检验的影响,由于反应生成HBr,且易挥发,用NaOH溶液吸收,防止污染环境,
故答案为:吸收挥发苯与溴;吸收HBr,防止污染环境;
(2)苯与溴在Fe作催化剂(实际为溴化铁)条件下反应生成溴苯与HBr,反应方程式为:;反应放出热量,溴与苯都易挥发,用冰毛巾覆盖在圆底烧瓶上半部分,降低温度圆底烧瓶上部温度,起冷却回流作用,减少原料的损失,
故答案为:;降低温度圆底烧瓶上部温度,起冷却回流作用;
(3)亚硫酸钠具有还原性,可以消耗掉未反应的溴,防止污染环境;反应中起催化剂作用物质实际是FeBr3,三价铁具有氧化性,可以与亚硫酸钠发生氧化反应生成亚铁离子、硫酸根,反应离子方程式为:2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+;溴苯与水溶液不互溶,从“水洗”后的体系中分离出溴苯的操作是分液,
故答案为:消耗掉未反应的溴,防止污染环境;2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+;分液;
(4)湿润的淀粉-KI试纸无明显现象,湿润的石蕊试纸变红色,说明反应生成HBr,可以证明证明苯和溴发生的是取代反应,
故答案为:湿润的淀粉-KI试纸无明显现象,湿润的石蕊试纸变红色;
(5)该实验的优点有:防止造成环境污染、实验同时证明苯和溴发生的是取代反应等,
故答案为:防止造成环境污染、实验同时证明苯和溴发生的是取代反应等.

点评 本题考查制备实验方案,侧重对操作的分析评价考查,明确原理是解题关键,是对学生综合能力的考查,难度中等.

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