Question

【题目】四溴化碳是一种灰白色粉末，熔点为94～95℃，广泛用于有机化合物的溴代、农药的制备等。某合作学习小组的同学拟用丙酮和液溴制备四溴化碳，其原理为CH3COCH3+4Br2+5NaOH→CBr4+CH3COONa+4NaBr+4H2O。回答下列问题：

Ⅰ.制取Br2

(1)甲组同学拟用溴化钠、二氧化锰及浓硫酸制备液溴，其实验装置如图1所示：

①该装置不用橡皮塞及橡皮管，其原因是___________________；

②冰水的作用是__________________________。

Ⅱ.制取CBr4

(2)乙组同学拟利用甲组同学制得的液溴与CH3COCH3(沸点56.5℃)等试剂制取四溴化碳。实验步骤如下：

步骤1：向图2中三颈烧瓶中加入11.4 g NaOH和46 mL水，搅拌。

步骤2：冰水浴冷却至2℃时，开始不断滴加液溴20 g，滴加完毕后在5℃下保持20 min。

步骤3：加入少量相转移试剂，在不断搅拌下滴入1.6 g丙酮，维持温度在5～10℃，连续搅拌4 h。

步骤4：过滤、冷水洗涤、减压烘干，得产品8.3 g。

①步骤2滴入Br2之前，冷却至2℃的目的是__________________________

②步骤4洗涤时，如何证明已洗涤干净： ___________________________。

③本次实验中产品的产率为______________。

Answer 1

【答案】Br2能腐蚀橡皮塞及橡皮管 冷凝溴蒸气 防止液溴挥发 取少许最后一次洗涤液于试管中，滴入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无沉淀生成，则说明已洗涤干净 90.6%

【解析】

(1)根据溴单质容易溶解在有机物中及单质溴在室温下呈液态，容易挥发分析；

(2)①根据溴单质容易挥发的性质分析；

②根据洗涤液中是否含有Br-，滴加AgNO3溶液，看是否产生淡黄色AgBr沉淀判断；

③先计算NaOH、Br2、丙酮的物质的量，根据方程式中物质反应转化关系判断哪种物质过量，然后以不足量的物质为标准计算理论产量，再根据实际产量与理论产量比得到其产率。

(1)Br2容易溶解有机物，因此Br2能腐蚀橡皮塞及橡皮管，故用溴化钠、二氧化锰及浓硫酸制备液溴时不能用橡皮塞及橡皮管；单质溴在室温下呈液态，容易挥发，反应产生的溴蒸气易液化，用冰水可以冷凝溴蒸气使其转化为液态；

(2)①由于溴单质在室温下为液态，沸点低容易气化，所以在以溴单质为原料制取CBr4时，为防止液溴挥发，采用冰水浴冷却至2℃的反应条件；

②在三颈烧瓶中发生反应：CH3COCH3+4Br2+5NaOH→CBr4+CH3COONa+4NaBr+4H2O，若产品CBr4已经洗涤干净，则洗涤液中不含有Br-，可通过取少许最后一次洗涤液于试管中，向其中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无浅黄色沉淀生成，则说明已洗涤干净；

③n(NaOH)= 11.4 g÷40g/mol=0.285mol；n(Br2)= 20 g÷160g/mol=0.125mol；n(丙酮)= 1.6 g÷58g/mol=0.0276mol，三种物质发生反应：CH3COCH3+4Br2+5NaOH→CBr4+CH3COONa+4NaBr+4H2O，n(丙酮)：n(Br2)：n(NaOH)= 0.0276mol：0.125mol：0.285mol=1：4.5：10.3，根据方程式中物质反应转化关系可知丙酮不足量，反应产生的CBr4以丙酮为标准计算，则根据方程式中丙酮与CBr4的关系可知：理论上产生CBr4的物质的量是判断哪种物质过量，然后以不足量的物质为标准计算理论产量，再根据实际产量与理论产0.0276mol，质量为m(CBr4)=0.0276mol×332g/mol=9.16g，所以本次实验中产品的产率为(8.3g ÷9.16g)×100%=90.6%。