Question

【題目】4－溴甲苯、2－溴甲苯以及HBr都是重要的有機(jī)中間體。以甲苯、液溴、鐵粉、水為原料生產(chǎn)上述物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：在三頸燒瓶中(裝置如圖所示)加入0.3g鐵粉，46g甲苯和60 mL水，在分液漏斗中加入80 g液溴，再加入10 mL水。

步驟2：打開分液漏斗滴加液溴，不斷攪拌保持反應(yīng)溫度在20～25℃之間。最后將分液漏斗中的水也全部加入三頸燒瓶中，繼續(xù)攪拌0.5h，即可反應(yīng)完全。

步驟3：移走冷水浴裝置，加熱三頸燒瓶至反應(yīng)溫度在122～126℃，餾出液進(jìn)入分水器中，打開分水器閥門將下層液體仍加入三頸燒瓶中，上層液體倒入燒杯中。

步驟4：將三頸燒瓶中液體進(jìn)行處理，分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，兩者的總產(chǎn)量為51.3g。

回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)中液溴的滴加方式是__________；在分液漏斗中加入80g液溴，再加入10mL水的目的是_________。

(2)冷凝水應(yīng)從冷凝管的________(a或b)端進(jìn)入；實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)分水器中的液體出現(xiàn)回流，應(yīng)采取操作是_____________________。

(3)寫出反應(yīng)裝置中生成4－溴甲苯的化學(xué)方程式：_________。分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，應(yīng)采用的操作是___________。

(4)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺少的必要實(shí)驗(yàn)儀器是____________。

(5)反應(yīng)溫度保持在20～25℃之間，其原因是__________。

(6)本實(shí)驗(yàn)中，一溴甲苯(4－溴甲苯和2－溴甲苯)的產(chǎn)率為_________。

Answer 1

【答案】緩慢滴加 防止溴的揮發(fā) a 將下層液體及時(shí)放出 +Br2 +HBr 蒸餾 溫度計(jì) 減少溴和甲苯的揮發(fā) 60.0％

【解析】

(1)液溴容易揮發(fā)；

(2)冷凝水下進(jìn)上出；分水器下端有口；

(3)該反應(yīng)中首先發(fā)生溴單質(zhì)與鐵的反應(yīng)，生成的溴化鐵為催化劑，根據(jù)元素守恒書寫方程式；蒸餾可以分離互溶的有機(jī)物；

(4)該實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度有要求；

(5)溫度過高反應(yīng)物揮發(fā)；

(6)產(chǎn)率=；

(1)液溴易揮發(fā)，甲苯和溴的反應(yīng)放熱，滴加液溴過快會(huì)導(dǎo)致部分液溴未反應(yīng)就揮發(fā)了，加入水也可以防止分液漏斗里的液溴揮發(fā)，故答案為：緩慢滴加；防止溴的揮發(fā)；

(2)冷凝水應(yīng)從a端進(jìn)入；實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)分水器中的液體出現(xiàn)回流，應(yīng)將下層液體及時(shí)放出，故答案為：a；將下層液體及時(shí)放出；

(3)該反應(yīng)中首先溴單質(zhì)將鐵粉氧化成溴化鐵，溴化鐵做催化劑使甲苯和溴單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)；分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，應(yīng)采用的操作是蒸餾，故答案為：+Br2 +HBr；蒸餾；

(4)該實(shí)驗(yàn)中需要控制溫度，所以需要溫度計(jì)，故答案為：溫度計(jì)；

(5)溴單質(zhì)和甲苯都易揮發(fā)，溫度過高會(huì)加快反應(yīng)物的揮發(fā)，導(dǎo)致利用率低，故答案為：減少溴和甲苯的揮發(fā)；

(6)46g甲苯的物質(zhì)的量為，80g液溴的物質(zhì)的量為，根據(jù)反應(yīng)方程式可知溴單質(zhì)過量，所以理論上最多生成4－溴甲苯和2－溴甲苯的混合物共0.5mol，質(zhì)量為171g/mol×0.5mol=85.5g，所以產(chǎn)率為=60%，故答案為：60%。