Question

7．1，2，3，4-四氫化萘的結構簡式如圖，分子式是C₁₀H₁₂．常溫下為無色液體，有刺激性氣味，沸點207℃，不溶于水，是一種優良的溶劑，它與液溴發生反應：C₁₀H₁₂+4Br₂→C₁₀H₈Br₄+4HBr．生成的四溴化萘常溫下為固態，不溶于水，有人用四氫化萘、液溴、蒸餾水和純鐵粉為原料，制備少量飽和氫溴酸溶液，實驗步驟如下：
①按一定質量比把四氫化萘和水加入適當的容器中，加入少量純鐵粉．
②慢慢滴入液溴，不斷攪拌，直到反應完全．
③取下反應容器，補充少量四氫化萘，直到溶液顏色消失．過濾，將濾液倒入分液漏斗，靜置．
④分液，得到的“水層”即氫溴酸溶液．回答下列問題：
（1）如右圖所示的裝置，適合步驟①和②的操作的是D
（2）步驟②中如何判斷“反應完全”加入的液溴顏色基本不褪
（3）步驟③中補充少量四氫化萘的目的是除出去過量的Br₂
（4）步驟③中過濾后得到的固體物質是四溴化萘和鐵粉．
（5）已知在實驗條件下，飽和氫溴酸溶液中氫溴酸的質量分數是66%，如果溴化反應進完全，則步驟①中四氫化萘和水的質量比約是1：1.25（保留小數點后1位）．

Answer 1

分析 本題是利用四氫化萘的性質制備飽和氫溴酸溶液的實驗探究，涉及根據反應物液溴和生成物溴化氫易揮發的特點選擇反應裝置D進行實驗，通過滴加的液溴顏色不再褪去判斷反應完全，考查了反應后混合物的分離與提純，并結合產品的質量分數計算原料的配比，建議借助原子守恒進行計算，據此判斷解答；
（1）根據①②的操作及使用試劑易揮發的特點判斷合理的裝置；
（2）液溴是深紅褐色，最初滴入到反應容器內立即參與反應而褪色，如果進行完全，滴入的液溴將仍保留在反應容器內；
（3）根據步驟②需要加入了過量的液溴進行判斷；
（4）根據四溴化萘常溫下為固態和加入鐵粉作催化劑考慮；
（5）飽和氫溴酸水溶液中氫溴酸的質量分數是66%，可設溶液的質量為100g，則溶液里HBr的質量為66g，可計算出其物質的量，再結合反應原理可推出四氫化萘的物質的量，從而可計算出四氫化萘與水的質量比．

解答 解：（1）按照步驟①，本實驗是把四氫化萘、水和鐵粉加入同一容器中反應，所以B不正確．若用A中的裝置進行反應，溴蒸氣和刺激性氣味的四氫化萘都會污染環境，同樣C裝置在步驟②反應時，也會造成環境污染，所以A、C都不對，故選D裝置，
故答案為：D；
（2）伴隨反應的進行，最初滴入的紅褐色液溴立即褪色，當反應完全后，滴入的液溴顏色不再褪去，
故答案為：加入的液溴顏色基本不褪；
（3）由于步驟②加入了過量的液溴，步驟③中補充少量四氫化萘除掉剩余的溴單質，
故答案為：除出去過量的Br₂；
（4）由于生成的四溴化萘常溫下為固態，所以過濾后得到的固體物質是四溴化萘和鐵粉，
故答案為：四溴化萘和鐵粉；
（5）設溶液的質量為100g，則溶液里HBr的質量為66g，水的質量為34g，HBr的物質的量$\frac{66g}{81g/mol}$=$\frac{22}{27}$mol，根據C₁₀H₁₂+4Br₂?C₁₀H₈Br₄+4HBr可知四氫化萘的物質的量為$\frac{22}{27}$mol÷4=$\frac{11}{54}$mol，質量為$\frac{11}{54}$mol×134g/mol=$\frac{737}{27}$g，則步驟①中四氫化萘和水的質量比約是$\frac{737}{27}$g：34g≈1：1.25，
故答案為：1.25．

點評 本題考查了用四氫化萘、液溴、蒸餾水和純鐵粉為原料，制備少量飽和氫溴酸溶液，涉及了裝置的選擇、化學方程式的書寫及配平，充分考查了學生的分析、理解能力及對所學知識掌握的熟練程度，本題難度中等．