Question

德國化學家凱庫勒認為：苯分子是由6個碳原子以單雙鍵相互交替結合而成的環狀結構．為了驗證凱庫勒有關苯環的觀點，甲同學設計了如圖實驗方案．

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方程式為

 

，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500mL，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氣密性的方法為

 

．

Answer 1

分析：（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．

解答：解：（1）苯與溴在溴化鐵做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，
方程式為：，該反應為取代反應，不是加成反應，所以苯分子中不存在碳碳單雙鍵交替，所以凱庫勒觀點錯誤，生成的溴化氫極易溶于水，所以C中產生“噴泉”現象，
故答案為：，C中產生“噴泉”現象；  
（2）由于反應放熱，苯和液溴均易揮發，苯和溴極易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去溴化氫氣體中的溴蒸氣和苯，以防干擾檢驗H⁺和Br^-，
故答案為：除去未反應的苯蒸氣和溴蒸氣；
（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37.9×2=75.8，
設HBr的體積為x，空氣的體積為y，則：

81×x/500+29×y/500=75.8 x+y=500

，解得：x=450mL，y=50mL，
故進入燒瓶中的水的體積為x=450mL，
故答案為：x=450mL；
（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，
故答案為：關閉K₂，打開K₃，將裝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．

點評：本題以實驗為載體考查了有機物苯的性質，理清實驗原理是解答的關鍵，題目難度中等．