Question

12．溴苯是一種化工原料，實驗室合成溴體的裝置示意圖及有關數據如表：

	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液態溴．再將b中的液溴慢慢加入a中，充分反應．裝置a中主要反應：2Fe+3Br₂═2FeBr₃，；裝置d的作用吸收HBr和溴蒸氣；防止倒吸．
（2）反應過程中，a外壁溫度升高．為提高原料的利用率，可采取以下措施：
①采用裝置c進行冷凝回流，回流的主要物質有C₆H₆、Br₂．
②利用溫度計控制溫度，適宜的溫度范圍為C（填序號）．
A．＞156℃B．59℃-80℃C．＜59℃
（3）液溴滴完后，經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10mL水、8mL 10%的NaOH溶液、10mL水洗滌．
③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣，靜置、過濾．
步驟②中NaOH溶液洗滌的主要作用是（用化學方程式表示）Br₂+2NaOH=NaBr+NaBrO+H₂O；
（4）經以上分離操作后，粗溴苯中還含有的主要雜質為苯，要進一步提純，下列操作中必須的是C（填序號）．
A．分液   B．過濾   C．蒸餾   D．萃取
（5）在該實驗中，a的容積最適合的是B（填序號）．
A.25mL      B.50mL     C.250mL     D.500mL．

Answer 1

分析 （1）實驗室合成溴苯是苯與液溴在鐵粉作催化劑的條件下發生取代反應生成溴苯和溴化氫；HBr與液溴易揮發，而苯的鹵代反應是放熱的，尾氣中有HBr及揮發出的Br₂，用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣；
（2）①苯與液溴在催化劑的作用下發生反應的同時還能放熱，而反應物苯和液溴都易揮發，為減少反應物揮發并提高原料的利用率，將苯和液溴冷凝回流；
②為減少反應物揮發并提高原料的利用率可以通過溫度的控制來實現，只要溫度低于二者的沸點就可以了；
（3）溴苯中含有溴，加NaOH溶液，把未反應的Br₂反應洗到水中；
（4）由分離操作可知，分離出的粗溴苯中含有未反應的苯，分離互溶的液體，根據沸點不同，利用蒸餾的方法進行分離；
（5）根據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$\frac{1}{3}$來解答．

解答 解：（1）實驗室合成溴苯是苯與液溴在鐵粉作催化劑的條件下發生取代反應生成溴苯和溴化氫，反應方程式為2Fe+3Br₂═2FeBr₃，；HBr與液溴易揮發，而苯的鹵代反應是放熱的，尾氣中有HBr及揮發出的Br₂，用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染大氣，倒扣漏斗還能防止倒吸；
故答案：，；吸收HBr和溴蒸氣；防止倒吸；
（2）①苯與液溴在催化劑的作用下發生反應的同時還能放熱，而反應物苯和液溴都易揮發，為減少反應物揮發并提高原料的利用率，將苯和液溴冷凝回流；
故答案為：C₆H₆、Br₂；
②根據表中苯和液溴的沸點，選擇控制溫度，確保溫度在二種反應物的沸點之下，則應選擇溫度為低于59℃；
故答案為：C；
（3）溴苯中含有溴，加NaOH溶液，把未反應的Br₂變成NaBr和NaBrO洗到水中，方程為：Br₂+2NaOH=NaBr+NaBrO+H₂O；
故答案為：Br₂+2NaOH=NaBr+NaBrO+H₂O；
（4）反應后得到的溴苯中溶有少量未反應的苯，苯和溴苯互溶，但苯的沸點低，所以采用蒸餾的方法進行分離，溴苯留在母液中；
故答案為：苯；C；
（5）操作過程中，先在a中加入15mL無水苯，在b中小心加入4.0mL液態溴，最后向a中加入10mL水，共約30mL，所以a的容積最適合的是50mL；
故答案為：B．

點評 本題考查物質制備實驗方案的設計，為高頻考點，題目難度中等，明確實驗原理是解本題關鍵，知道實驗操作步驟及基本操作方法，試題培養了學生的分析能力及化學實驗能力．