Question

18．某化學(xué)科學(xué)探究活動小組進行了下列實驗探究：
Ⅰ、某實驗室的廢液經(jīng)測定其主要含有乙醇，此外還有丙酮、乙酸和乙酸乙酯．以上各物質(zhì)的沸點如下：

物質(zhì)	丙酮	乙酸乙酯	乙醇	乙酸
沸點/℃	56.2	77.06	78	117.9

現(xiàn)擬通過下列步驟回收乙醇和乙酸：①向廢液中加入燒堿溶液，調(diào)整溶液的pH=10；②將混合液放入蒸餾器中緩緩加熱；③收集溫度在70℃～85℃之間的餾出物；④排出蒸餾器中的殘液，冷卻后向其中加入濃硫酸（過量），然后再放入耐酸蒸餾器中進行蒸餾，收集餾出物，請回答下列問題：
（l）加入燒堿使溶液的 pH=10的目的是使乙酸乙酯充分水解，中和乙酸
（2）在70℃～85℃時餾出物的主要成分為乙醇
（3）在步驟④中加入過量的濃硫酸的目的是（用化學(xué)方程式表示）2CH₃COONa+H₂SO₄（濃）→Na₂SO₄+2CH₃COOH
（4）最后蒸餾的溫度控制在85℃～125℃之間，經(jīng)過一段時間后，蒸餾瓶內(nèi)殘留液中溶質(zhì)的主要成分是硫酸鈉、硫酸．
Ⅱ．為探究苯與液溴發(fā)生反應(yīng)的原理，用如圖裝置進行實驗．（夾持裝置已略去）

已知：苯與液溴的反應(yīng)是放熱反應(yīng)．
根據(jù)相關(guān)知識回答下列問題：
（1）實驗開始時，關(guān)閉K₂，開啟K₁和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反應(yīng)開始．則Ⅱ中的有機物所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
（2）儀器A的名稱為：冷凝管．整套實驗裝置中能防止倒吸的裝置有III和IV（填裝置序號）．
（3）反應(yīng)結(jié)束后，開啟K₂，關(guān)閉K₁和分液漏斗活塞，使裝置I中的水倒吸入裝置Ⅱ中，這樣操作的目的是反應(yīng)結(jié)束后裝置II中存在大量的溴化氫，使I的水倒吸入II中可以除去溴化氫氣體，以免逸出污染空氣．
（4）反應(yīng)結(jié)束后，為了得到較純凈的溴苯，對Ⅱ中的溶液按下列步驟分離提純：
①依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌．NaOH溶液洗滌的作用是：除去溴苯中溶有的HBr和Br₂
②洗滌后再干燥，即得到粗溴苯，此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
（5）此裝置是否能判斷苯與溴發(fā)生的是取代反應(yīng)：是，Ⅲ中的廣口瓶中出現(xiàn)淡黃色沉淀
（填“是”則寫出能說明發(fā)生的是取代反應(yīng)的現(xiàn)象，填“否”則解釋其原因．）

Answer 1

分析 Ⅰ、加入燒堿使溶液的pH=10將與乙醇沸點相近的乙酸和乙酸乙酯轉(zhuǎn)化成乙酸鈉而蒸餾分離出乙醇，殘液中主要含乙酸鈉溶液，冷卻后向其中加濃硫酸（過量），將乙酸鈉轉(zhuǎn)化成乙酸，再蒸餾收集乙酸，以此解答即可．
（1）加入燒堿使溶液的pH=10將與乙醇沸點相近的乙酸和乙酸乙酯轉(zhuǎn)化成乙酸鈉而蒸餾分離；
（2）根據(jù)以上分析及乙醇的沸點78℃分析；
（3）根據(jù)以上分析，在步驟④中，加入過量濃硫酸的目的是將乙酸鈉轉(zhuǎn)化成乙酸；
（4）根據(jù)以上分析及乙酸的沸點117.9℃分析；
Ⅱ、（1）關(guān)閉K₂，開啟K₁和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，液溴與鐵絲反應(yīng)生成FeBr₃，F(xiàn)eBr₃催化苯和液溴發(fā)生反應(yīng)生成溴苯和溴化氫；（2）儀器A的名稱為冷凝管；裝置III試管里苯與導(dǎo)管導(dǎo)管口接觸，不會減小裝置內(nèi)的氣體壓強；IV燒杯中，倒立的干燥管容積大，發(fā)生倒吸后，水上升到干燥管中，使燒杯中液面下降，上升的液體有在重力作用下回流到燒杯中；
（3）裝置II中含有溴化氫氣體能污染空氣；
（4）①Ⅱ中的溴苯含有少量的溴和溴化氫，可以用NaOH溶液除去；
②苯易溶在溴苯中，且和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，所以粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為苯，除去苯可以用蒸餾的方法；
（5）如果發(fā)生取代反應(yīng)會產(chǎn)生溴化氫，如果發(fā)生加成反應(yīng)不會產(chǎn)生溴化氫，則只要檢驗有無溴離子產(chǎn)生即可，據(jù)此分析．

解答 解：Ⅰ、加入燒堿使溶液的pH=10將與乙醇沸點相近的乙酸和乙酸乙酯轉(zhuǎn)化成乙酸鈉而蒸餾分離出乙醇，殘液中主要含乙酸鈉溶液，冷卻后向其中加濃硫酸（過量），將乙酸鈉轉(zhuǎn)化成乙酸，再蒸餾收集乙酸；
（1）加入燒堿使溶液的pH=10將與乙醇沸點相近的乙酸和乙酸乙酯轉(zhuǎn)化成乙酸鈉而蒸餾分離，與乙酸反應(yīng)產(chǎn)生乙酸鈉，與乙酸乙酯反應(yīng)生成乙醇和乙酸鈉，反應(yīng)方程式為：CH₃COOH+NaOH→CH₃COONa+H₂O、CH₃COOCH₂CH₃+NaOH→CH₃COONa+CH₃CH₂OH，所以加入燒堿使溶液的 pH=10的目的是使乙酸乙酯充分水解，中和乙酸；故答案為：使乙酸乙酯充分水解，中和乙酸；
（2）根據(jù)以上分析及乙醇的沸點78℃，所以在70～85℃時餾出物的主要成份是乙醇，故答案為：乙醇；
（3）據(jù)以上分析，在步驟④中，加入過量濃硫酸的目的是將乙酸鈉轉(zhuǎn)化成乙酸，方程式為：2CH₃COONa+H₂SO₄（濃）→Na₂SO₄+2CH₃COOH，故答案為：2CH₃COONa+H₂SO₄（濃）→Na₂SO₄+2CH₃COOH；
（4）根據(jù)以上分析，乙酸的沸點117.9℃，所以殘留液中溶質(zhì)的主要成份是硫酸鈉、硫酸，故答案為：硫酸鈉、硫酸；
Ⅱ、（1）關(guān)閉K₂，開啟K₁和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，液溴與鐵絲反應(yīng)生成FeBr₃，F(xiàn)eBr₃催化苯和液溴發(fā)生反應(yīng)生成溴苯和溴化氫，則Ⅱ中的有機物所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為；故答案為：；
（2）儀器A的名稱為冷凝管；裝置III試管里苯與導(dǎo)管口接觸，不會影響裝置內(nèi)的氣體壓強，所以可以防止發(fā)生倒吸；IV燒杯中，倒立的干燥管容積大，發(fā)生倒吸后，水上升到干燥管中，使燒杯中液面下降，上升的液體有在重力作用下回流到燒杯中，所以可以防止發(fā)生倒吸，
故答案為：冷凝管；III和IV；
（3）因裝置II中含有溴化氫氣體能污染空氣，反應(yīng)結(jié)束后裝置II中存在大量的溴化氫，使I的水倒吸入II中可以除去溴化氫氣體，以免逸出污染空氣；故答案為：反應(yīng)結(jié)束后裝置II中存在大量的溴化氫，使I的水倒吸入II中可以除去溴化氫氣體，以免逸出污染空氣；
（4）①由于溴苯中溶有溴化氫與單質(zhì)溴，所以氫氧化鈉溶液的作用是吸收HBr和Br₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br₂+2NaOH=NaBr+NaBrO+H₂O、HBr+NaOH=NaBr+H₂O，所以NaOH溶液洗滌的作用是除去溴苯中溶有的HBr和Br₂；故答案為：除去溴苯中溶有的HBr和Br₂；
②苯易溶在溴苯中，且和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，所以粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為苯，二者的沸點相差較大，蒸餾即可分離，故選C，故答案為：苯；C
（5）取代反應(yīng)和加成反應(yīng)的區(qū)別在于是否產(chǎn)生溴化氫，通過Ⅲ中的廣口瓶中出現(xiàn)淡黃色沉淀，則證明產(chǎn)生了溴離子，即苯跟溴能發(fā)生取代反應(yīng)生成HBr；故答案為：是；Ⅲ中的廣口瓶中出現(xiàn)淡黃色沉淀．

點評 本題通過實驗主要考查了混合物的分離和提純以及苯的性質(zhì)，題目難度中等，注明確實驗?zāi)康暮蛯嶒炘�理以及熟悉各種儀器的特點和用途是解題的關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>