Question

8．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下：

	苯	溴	溴苯
密度/g?cm-3	0.88	3.10	1.50
沸点/℃	80	59	156
水中溶解度	微溶	微溶	微溶

按下列合成步骤回答问题：
（1）在a中加入15mL无水苯和少量铁屑．在b中小心加入4.0mL液态溴．向a中滴入几滴溴，有白色烟雾产生，是因为生成了HBr气体．继续滴加至液溴滴完．装置d的作用是吸收HBr和Br₂；
（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
②滤液依次用l0mL水、8mL l0%的NaOH溶液、10mL水洗涤．NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br₂；第二次用水洗涤的作用是洗去NaOH．分液时C，（填序号）．
A．直接将溴苯从分液漏斗上口倒出
B．直接将溴苯从分液漏斗下口放出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将溴苯从下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将溴苯从上口倒出
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作干燥剂；
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为苯，要进一步提纯，下列操作中必须的是C（填入正确选项前的字母）；
A．重结晶    B．过滤    C．蒸馏    D．萃取
（4）在该实验中，a的容积最适合的是B（填入正确选项前的字母）．
A.25mL        B.50mL         C.250mL       D.500mL
（5）该反应是否要加热C（填下列字母）
A．直接加热  B．水浴加热   C．不需加热
（6）粗溴苯经分离提纯后得纯溴苯为3.9g，则溴苯产率是32%（取整数）．

Answer 1

分析 a中，Fe和溴发生氧化反应生成溴化铁，在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气生成氢溴酸小液滴而产生白雾，冷凝管有冷凝回流作用，提高反应物的利用率；生成的HBr和挥发出的溴通过导气管进入a中和氢氧化钠反应生成钠盐；
（1）在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气产生白雾；
HBr、Br₂蒸气不能直接排空，否则污染大气，用碱液吸收；
（2）②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤，NaOH是洗涤未反应的溴和HBr，再用水洗涤NaOH；分液时下层液体从下口倒出，上层液体从上口倒出；
③无水氯化钙能吸收水分而作干燥剂；
（3）溴苯能溶于苯中，二者互溶应该采用蒸馏方法分离；
（4）制取溴苯所加的液体的体积以及溶液的体积一般不超容器的$\frac{2}{3}$，不少于$\frac{1}{3}$；
（5）该反应需要催化剂但不需要加热；
（6）分别根据反应物的体积、密度计算出质量，再计算出苯和溴的物质的量，然后判断过量情况，根据不足量计算出理论上生成溴苯的物质的量，再根据m=nM计算出溴苯的质量，最后计算出溴苯的产率．．

解答 解：a中，Fe和溴发生氧化反应生成溴化铁，在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气生成氢溴酸小液滴而产生白雾，冷凝管有冷凝回流作用，提高反应物的利用率；生成的HBr和挥发出的溴通过导气管进入a中和氢氧化钠反应生成钠盐；
（1）在溴化铁作催化剂条件下，苯和溴发生取代反应生成溴苯和HBr，HBr遇水蒸气产生白雾，所以产生白雾的是HBr；
HBr、Br₂蒸气不能直接排空，否则污染大气，用碱液吸收，所以d的作用是吸收HBr和Br₂，
故答案为：HBr；吸收HBr和Br₂；
（2）②溴苯提纯的方法是：先水洗，把可溶物溶解在水中，然后过滤除去未反应的铁屑，再加NaOH溶液，把未反应的Br₂变成NaBr和NaBrO洗到水中；
第二次用水洗涤，目的是洗去NaOH；
溴苯密度大于水，且二者不互溶，所以采用分液方法分离，分液时，下层液体从下口倒出，上层液体从上口倒出，所以先将水层从分液漏斗的下口放出，再将溴苯从下口放出，
故答案为：除去HBr和未反应的Br₂；洗去NaOH；C；
③无水氯化钙能吸收水分而作干燥剂，故答案为：作干燥剂；
（3）溴苯能溶于苯中，所以溴苯中的杂质是苯，二者互溶应该采用蒸馏方法分离，故答案为：苯；C；
（4）操作过程中，在a中加入15mL无水苯，向a中加入10mL水，在b中小心加入4.0mL液态溴，所以a的容积最适合的是50mL，故答案为：B；
（5）该反应需要催化剂，根据图知，但不需要加热，故答案为：C；
（6）15mL苯的质量为：0.88g/mL×15=13.2g，其物质的量为：$\frac{13.2g}{78g/mol}$=0.169mol，
4.0mL液溴的质量为：3.10g/mL×4.0mL=12.4g，其物质的量为：$\frac{12.4g}{160g/mol}$=0.0775mol，
显然溴不足，理论上生成溴苯的物质的量为：0.0775mol，生成溴苯的质量为：157g/mol×0.0775mol≈12.17g，
溴苯的产率为：$\frac{3.9g}{12.17g}$×100%=32%，
故答案为：32%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，明确实验原理及各个装置作用及基本操作流程是解本题关键，知道每一步可能发生的反应或基本操作方法，易错点是（4）题，题目难度中等．