Question

溴苯是一种化工原料，实验室制备溴苯的装备示意图及有关数据如下。

请回答下列问题：

(1)实验开始时，关闭K₂，开启K₁和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始，三颈烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为_______，III中小试管内苯的作用是_________。

(2)能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是______。

(3)待三颈烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时关闭K₁，打开K₂，可以看到的现象是______。这样操作的目的是_______。四个实验装置中能起到防倒吸的装置有_______。

(4)三颈烧瓶中的溴苯经过下列步骤分离、提纯：

①向三颈烧瓶中加入10 mL水，然后过滤除去未反应的铁屑。

②滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是______，第二次水洗的目的是______。

③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤。加入氯化钙的目的是_____。

④经过上述分离操作后，要进一步提纯，下列操作中必须进行的是____(填字母)。

A．重结晶       B．过滤      C．蒸馏        D．萃取

Answer

+Br2+HBr 除去HBr中混有的溴蒸气和苯蒸气 Ⅲ中出现大量白雾，硝酸银溶液内有浅黄色沉淀生成 烧杯中的水沿导管进入三颈烧瓶中，瓶中液体出现分层 使I的水倒吸入Ⅱ中除去溴化氢气体，以免逸出污染空气 Ⅲ、Ⅳ 将多余的溴反应掉 洗去过量的碱及生成的盐 干燥 C

【解析】

苯和液溴在溴化铁的催化作用下可生成溴苯，同时生成HBr，实验开始时，关闭K2、开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始，装置III中小试管内苯可用于除去HBr中混有的溴蒸气和苯蒸气，用硝酸银溶液检验生成的HBr，Ⅳ中氢氧化钠溶液用于吸收尾气，防止污染空气，实验结束，可开启K2，关闭K1和分液漏斗活塞，使装置I中的水倒吸入Ⅱ中，可以吸收溴化氢气体，以免逸出污染空气，据此分析解答。

(1)实验开始时，关闭K2，开启K1和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始，装置Ⅱ中先发生反应2Fe+3Br2═2FeBr3，FeBr3对苯和溴单质的反应起到催化剂的作用，三颈烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为+Br2+HBr；Ⅲ中小试管内苯的作用是除去溴化氢中的溴蒸气和苯蒸气，避免干扰溴离子检验；

(2)从冷凝管出来的气体为溴化氢和溴蒸气的混合气体，通过苯，除去溴蒸气，溴化氢不溶于苯，溴化氢能与硝酸银反应生成溴化银淡黄色沉淀，从而证明反应生成了溴化氢，进而说明苯与液溴发生了取代反应；

(3)由于溴化氢极易溶于水，待三颈烧瓶中的反应进行到仍有气泡冒出时关闭K1，打开K2，溴化氢气体进入I中，则会发生倒吸，可以看到烧杯中的水沿导管进入三颈烧瓶中，溴苯、苯不溶于水，则瓶中液体出现分层，这样操作的目的是使I的水倒吸入II中除去溴化氢气体，以免逸出污染空气；整套实验装置中能防止倒吸的装置有，装置Ⅲ中的导管没有与硝酸银溶液直接接触，能防倒吸，Ⅳ中干燥管上方面积较大，当液体倒吸后靠自身重量回落防止了倒吸，故四个实验装置中能起到防倒吸的装置有Ⅲ、Ⅳ；

(4)②由于溴苯中溶有溴化氢、单质溴、FeBr3等，第一水洗是为了除去易溶于水的溴化氢和FeBr3，单质溴易溶于溴苯，而在水中溶解度小，所以用氢氧化钠溶液与Br2发生反应Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O，NaBr、NaBrO易溶于水，从而将多余的溴反应掉，第二次水洗，第二次水洗的目的是洗去过量的碱及生成的盐；

③氯化钙是常用的干燥剂，起干燥作用；

④苯易溶在溴苯中，且和氢氧化钠溶液不反应，所以粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，二者的沸点相差较大，蒸馏即可分离，故选C。