Question

8．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(guān)數(shù)據(jù)如下：

	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

按下列合成步驟回答問題：
（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，有白色煙霧產(chǎn)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；
（2）液溴滴完后，經(jīng)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l0mL水、8mL l0%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；第二次用水洗滌的作用是洗去NaOH．分液時C，（填序號）．
A．直接將溴苯從分液漏斗上口倒出
B．直接將溴苯從分液漏斗下口放出
C．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將溴苯從下口放出
D．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將溴苯從上口倒出
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(jīng)以上分離操作后，粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)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(jié)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）該反應是否要加熱C（填下列字母）
A．直接加熱  B．水浴加熱   C．不需加熱
（6）粗溴苯經(jīng)分離提純后得純溴苯為3.9g，則溴苯產(chǎn)率是32%（取整數(shù)）．

Answer 1

分析 a中，F(xiàn)e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(chǎn)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(chǎn)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；分液時下層液體從下口倒出，上層液體從上口倒出；
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）該反應需要催化劑但不需要加熱；
（6）分別根據(jù)反應物的體積、密度計算出質(zhì)量，再計算出苯和溴的物質(zhì)的量，然后判斷過量情況，根據(jù)不足量計算出理論上生成溴苯的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算出溴苯的質(zhì)量，最后計算出溴苯的產(chǎn)率．．

解答 解：a中，F(xiàn)e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(chǎn)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(chǎn)生白霧，所以產(chǎn)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，
故答案為：HBr；吸收HBr和Br₂；
（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；
第二次用水洗滌，目的是洗去NaOH；
溴苯密度大于水，且二者不互溶，所以采用分液方法分離，分液時，下層液體從下口倒出，上層液體從上口倒出，所以先將水層從分液漏斗的下口放出，再將溴苯從下口放出，
故答案為：除去HBr和未反應的Br₂；洗去NaOH；C；
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(zhì)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）該反應需要催化劑，根據(jù)圖知，但不需要加熱，故答案為：C；
（6）15mL苯的質(zhì)量為：0.88g/mL×15=13.2g，其物質(zhì)的量為：$\frac{13.2g}{78g/mol}$=0.169mol，
4.0mL液溴的質(zhì)量為：3.10g/mL×4.0mL=12.4g，其物質(zhì)的量為：$\frac{12.4g}{160g/mol}$=0.0775mol，
顯然溴不足，理論上生成溴苯的物質(zhì)的量為：0.0775mol，生成溴苯的質(zhì)量為：157g/mol×0.0775mol≈12.17g，
溴苯的產(chǎn)率為：$\frac{3.9g}{12.17g}$×100%=32%，
故答案為：32%．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，明確實驗原理及各個裝置作用及基本操作流程是解本題關(guān)鍵，知道每一步可能發(fā)生的反應或基本操作方法，易錯點是（4）題，題目難度中等．