Question

【題目】為了驗證凱庫勒有關苯環結構的觀點，甲同學設計了如下實驗方案。

①按如圖所示的裝置圖連接好各儀器；

②檢驗裝置的氣密性；

③在A中加入適量的苯和液溴的混合液體，再加入少量鐵粉，塞上橡皮塞，打開止水夾K1、K2、K3；

④待C中燒瓶收集滿氣體后，將導管b的下端插入燒杯里的水中，擠壓預先裝有水的膠頭滴管的膠頭，觀察實驗現象。

請回答下列問題。

(1)A中所發生反應的反應類型為_________，能證明凱庫勒觀點錯誤的實驗現象是_______。

(2)裝置B的作用是__________。

(3)C中燒瓶的容積為500 mL，收集氣體時，由于空氣未排盡，最終水未充滿燒瓶，假設燒瓶中混合氣體對H2的相對密度為37.9，則實驗結束時，進入燒瓶中的水的體積為________mL(空氣的平均相對分子質量為29)。

(4)實驗前應對A、B、C三個裝置的氣密性進行逐一檢查，則檢查裝置C氣密性的操作為________。

Answer 1

【答案】取代反應 C中產生“噴泉”現象 除去未反應的苯蒸氣和溴蒸氣 450 關閉K2打開K3，將裝置C中導管b的下端插入水中，雙手捂熱燒瓶，若觀察到導管口有氣泡產生，則說明裝置C的氣密性良好

【解析】

(1)苯與溴在溴化鐵做催化劑的條件下發生取代反應，生成溴苯和溴化氫；

(2)由于反應放熱，苯和液溴均易揮發，溴的存在干擾檢驗H+和Br-；

(3)根據相對密度進行計算；

(4)根據裝置氣密性檢驗的原理解答.

(1)在燒瓶A中，苯與溴在溴化鐵作催化劑的條件下生成溴苯和溴化氫，苯分子里的氫原子被溴原子所代替，該反應為取代反應，生成的溴化氫極易溶于水，所以C中產生“噴泉”現象，證明反應不是加成反應，所以苯分子中不存在碳碳單雙鍵交替，凱庫勒觀點錯誤；

(2)由于苯與液溴發生的取代反應是放熱反應，反應放出熱量，使苯和液溴均易揮發，進入到反應產生的HBr氣體中，可根據苯和溴極易溶于四氯化碳的性質，用四氯化碳除去溴化氫氣體中的未反應的溴蒸氣和苯，以防干擾檢驗H+和Br-的存在；

(3)燒瓶中混合氣體對H2的相對密度為37.9，故燒瓶中混合氣體的平均分子量為M=37.9×2=75.8，設HBr的體積為x，空氣的體積為y，則：=75.8，x+y=500，解得x=450 mL，y=50 mL，進入燒瓶中水的體積為HBr的體積，故進入燒瓶中的水的體積為x=450 mL；

(4)裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞，所以檢查裝置C的氣密性的操作為關閉K2，打開K3，將裝置C中的b導管插入水中，雙手握住燒瓶，若觀察到b導管口有氣泡產生，則裝置C的氣密性好。