Question

乙苯是重要的化工产品。某课题组拟制备乙苯:

有机物	苯	溴乙烷	乙苯
沸点/℃	80	38.4	136.2

查阅资料如下:

①几种有机物的沸点：

②化学原理:+ CH₃CH₂Br + HBr

③氯化铝易升华、易潮解

Ⅰ.制备氯化铝

甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用):

(1)本实验制备氯气的离子方程式为___

(2)气体流动方向是从左至右,装置导管接口连接顺序a→____→k→i→f→g→____

(3)D装置存在的明显缺陷是_________；改进之后,进行后续实验。

(4)连接装置之后，检查装置的气密性，装药品。先点燃____处酒精灯，当____(填实验现象)时，点燃___处酒精灯

Ⅱ.制备乙苯

乙同学设计实验步骤如下:

步骤1:连接装置并检查气密性(如图所示,夹持装置省略)。

步骤2:用酒精灯微热烧瓶。

步骤3:在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。

步骤4:加热,充分反应半小时。

步骤5:提纯产品。

(5)步骤2“微热”烧瓶的目的是___

(6)本实验步骤4的加热方式宜采用___

(7)盛有蒸馏水的H装置中干燥管的作用是_____。确认本装置G中已发生反应的方法是___

(8)提纯产品的操作步骤有：①过滤；②用稀盐酸清洗；③用少量蒸馏水清洗；④加入大量无水氯化钙；⑤用大量水洗；⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分。先后操作顺序为_____(填序号)

Answer

MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O h→j→d→e b D中长导管太细,氯化铝易堵塞导管 A F中充满黄绿色气体 F 排尽水蒸气,避免氯化铝与水蒸气反应 水浴加热 防倒吸 向装置H中滴加少量硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀 ⑤②③④①⑥

【解析】

本实验的目的是制备乙苯，首先需要制备氯化铝，氯化铝以潮解升华，所以制备过程要保持干燥，可以凝华收集氯化铝；在装置A中利用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气，然后通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸进行干燥，进入F中加热与铝粉反应，生成的氯化铝在D中凝华收集，之后利用碱石灰吸收未反应的氯气，同时防止空气中的水分进入收集装置；然后利用苯和溴乙烷在氯化铝催化、加热的条件下反应制取乙苯。

(1)根据所给装置图可知该实验中利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(2)A是制备氯气装置，Cl2中混有HCl和水蒸气杂质，因铝粉可以和HCl反应且产品氯化铝易潮解，所以应用E装置除去HCl杂质、用C装置除去水蒸气杂质，然后将氯气通入F中与铝粉反应制取氯化铝，因氯化铝易升华和凝华，所以用D装置收集氯化铝，最后用B装置吸收尾气，同时防止空气中水蒸气进入，所以装置的连接顺序为：a→h→j→d→e→k→i→f→g→b→c；

(3)因氯化铝易升华和凝华，而D中长导管太细，氯化铝凝华易堵塞导管，应将长导管换成较粗的导管，避免氯化铝堵塞导管；

(4)铝是活泼金属，在加热条件下容易和空气中的氧气反应，所以在加热铝粉之前应先点燃A处酒精灯，利用产生的氯气将装置中的空气排尽，当F装置中充满黄绿色气体时说明空气已排尽，此时再点燃F处酒精灯进行反应；

(5)因氯化铝易潮解，所以实验过程中要保持装置内处于无水的状态，用酒精灯微热烧瓶排尽装置中的水蒸气，避免氯化铝与水蒸气反应；

(6)实验所需温度不超过100℃，可以采用水浴加热便于控制实验温度，还能使烧瓶受热均匀；

(7)因溴化氢极易溶于水，所以干燥管的作用是防倒吸，若G中已经发生了反应，则H装置的水中一定含有HBr，通过检验HBr可以判断G中反应是否开始，具体方法是：向H装置中滴加少量硝酸银溶液，出现淡黄色沉淀，说明G中已发生了反应；

(8)提纯产品时先用大量水洗去无机物，因氯化铝易水解，会有少量氢氧化铝胶体与有机物混合，用稀盐酸除去少量氢氧化铝胶体，再用少量蒸馏水洗涤，加入大量无水氯化钙除去有机物中的水，过滤弃去固体，蒸馏并收集136.2℃馏分得到产品，故答案为⑤②③④①⑥。