Question

20． 溴苯是一種化工原料，實驗室合成溴苯及檢驗溴與苯發生了取代反應的裝置示意圖及有關數據如下：
回答下列問題：
（1）儀器d的名稱球形冷凝管．
（2）在a中加入15mL苯和少量鐵屑．b中加入4.0mL液態溴．為了驗證苯與溴發生了取代反應，則B錐形瓶中應加入的試劑名稱是AgNO₃溶液（或石蕊試液），通過b向a中滴入液溴時，B錐形瓶中有白霧產生，這是因為生產了HBr氣體；同時還可觀察到有淺黃色沉淀生成（或溶液變紅）的現象，CCl₄的作用除去HBr中混有的溴蒸氣．
（3）液溴滴完后，經過下列步驟分離提純：
①通過c向a中加入10mL水，然后過濾除去未反應的鐵屑；加水的作用溶解HBr．
②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌后靜置分液．第二次用水洗滌的作用是洗去殘留的NaOH及生成的鹽；分液時B（填序號）．
A．直接將溴苯從分液漏斗上口倒出
B．直接將溴苯從分液漏斗下口放出
C．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將溴苯從下口放出
D．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將溴苯從上口倒出
（4）經以上分離操作后，通過蒸餾進一步提純粗溴苯的過程中不需要用到的儀器有CD（填正確答案標號）．
A．蒸餾燒瓶　　　　B．溫度計　　　C．吸濾瓶　　　D．球形冷凝管    E．接收器
（5）粗溴苯經分離提純后得純溴苯為3.9g，則溴苯產率是32%（取整數）．

項目	苯	溴	溴苯
密度/g•cm-3	0.88	3.10	1.50
沸點/°C	80	59	156
水中溶解度	微溶	微溶	微溶

Answer 1

分析 （1）根據d的構造可知，d為球形冷凝管；
（2）證明發生取代反應，只要證明溶液中有溴化氫生成即可，可以用硝酸銀溶液或石蕊試液檢驗；苯與液溴反應生成HBr，HBr與水蒸氣結合呈白霧；溴易溶于有機溶劑，用四氯化碳可以除去溴化氫中混有的溴單質；
（3）①a中有生成的溴化氫，溴化氫易溶于水，不溶于有機溶劑，加入水可以溶解溴化氫；
②用氫氧化鈉洗去溶解少量酸，水洗除去未反應的NaOH及生成的鹽；生成的溴苯密度大于水，則分液操作時，直接從分液漏斗下端放出即可；
（4）根據蒸餾操作方法判斷需要使用的儀器；
（5）分別根據反應物的體積、密度計算出質量，再計算出苯和溴的物質的量，然后判斷過量情況，根據不足量計算出理論上生成溴苯的物質的量，再根據m=nM計算出溴苯的質量，最后計算出溴苯的產率．

解答 解：（1）d為球形冷凝管，起到了冷凝作用，
故答案為：球形冷凝管；
（2）為了驗證苯與溴發生了取代反應，可以向錐形瓶中加入AgNO₃溶液（或石蕊試液），若有淺黃色沉淀生成（或溶液變紅），則說明反應中有溴化氫生成，發生了取代反應；反應生成的溴化氫遇到水蒸氣會出現白霧；溴易溶于四氯化碳，用四氯化碳溶液可除去HBr中混有的溴蒸汽，
故答案為：AgNO₃溶液（或石蕊試液）；HBr；有淺黃色沉淀生成（或溶液變紅）；除去HBr中混有的溴蒸汽；
（3）①通過c向a中加入10mL水的目的是溶解a中生成的溴化氫，
故答案為：溶解HBr；
②先用水洗除去濃硫酸、硝酸，再用氫氧化鈉除去溶解的少量酸，最后水洗除去未反應的NaOH及生成的鹽；溴苯的密度大于水溶液，則分液操作時直接將溴苯從分液漏斗下口放出，所以B正確，
故答案為：洗去殘留的NaOH及生成的鹽；B；
（4）通過蒸餾進一步提純粗溴苯的過程中，需要使用溫度計、蒸餾燒瓶、接收器，不需要使用冷凝管和吸濾瓶，所以CD正確，
故答案為：CD；
（5）15mL苯的質量為：0.88g/mL×15=13.2g，其物質的量為：$\frac{13.2g}{78g/mol}$=0.169mol，
4.0mL液溴的質量為：3.10g/mL×4.0mL=12.4g，其物質的量為：$\frac{12.4g}{160g/mol}$=0.0775mol，
顯然溴不足，理論上生成溴苯的物質的量為：0.0775mol，生成溴苯的質量為：157g/mol×0.0775mol≈12.17g，
溴苯的產率為：$\frac{3.9g}{12.17g}$×100%=32%，
故答案為：32%．

點評 本題考查了物質制備方案的設計，題目難度中等，涉及儀器名稱、化學實驗基本操作方法、化學計算等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的化學實驗、化學計算能力．