Question

4．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图：按下列合成步骤回答问题：

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

（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．回答下列问题：
①装置c为球形冷凝管，冷凝水的水流方向为下进上出（填“上进下出”或“下进上出”）．
②写出在a中发生的化学反应方程式2Fe+3Br₂=2FeBr₃、、C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$C₆H₅Br+HBr．
③装置d中NaOH溶液的作用是吸收HBr和Br₂．
（2）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯：
Ⅰ向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑；
Ⅱ滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤．
Ⅲ向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙，静置、过滤．
回答下列问题：
①纯溴苯为无色油状液体，而a中得到的粗产品呈褐色，则粗产品中溶解的主要杂质是Br₂（填化学式）．
②用10%的NaOH溶液洗涤的目的是除去溴苯中溶解的杂质，该杂质为Br₂（填化学式）．
③加入氯化钙的目的是干燥．
（3）经以上分离操作后，粗溴苯中还含有的主要杂质为，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．

Answer 1

分析 （1）①根据采用逆流的冷凝效果好判断冷凝水的水流方向；
②根据题意，a中有铁粉、液溴和苯，铁和溴 反应生成溴化铁，在溴化铁作催化剂的条件下，溴与苯反应生成溴苯；
③苯的卤代反应是放热反应，液溴易挥发，所以尾气中有HBr及挥发出的Br₂，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染大气；
（2）①根据制取溴苯的反应可知，粗产品呈褐色，主要是制得的溴苯中含有单质溴；
②单质溴能与NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO溶于水中，而溴苯不与NaOH溶液反应，也微溶于水，可以通过分液进行分离；
③经过水洗分液分离后得到的粗溴苯，因溴苯微溶于水，故粗溴苯中仍有少量水份，加入的氯化钙有吸水性，可综合考虑氯化钙的作用；
（3）根据分离出的粗溴苯中含有未反应的苯，分离互溶的液体，利用沸点不同，可采用蒸馏的方法进行分离；
（4）根据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$\frac{1}{3}$来解答．

解答 解：（1）①根据采用逆流的冷凝效果好可知，冷凝水的水流方向为下进上出，
故答案为：下进上出；
②根据题意，a中有铁粉、液溴和苯，铁和溴 反应生成溴化铁，在溴化铁作催化剂的条件下，溴与苯反应生成溴苯，反应的方程式为2Fe+3Br₂=2FeBr₃、C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$ C₆H₅Br+HBr，
故答案为：2Fe+3Br₂=2FeBr₃、C₆H₆+Br₂$\stackrel{FeBr_{3}}{→}$ C₆H₅Br+HBr；
③苯的卤代反应是放热反应，液溴易挥发，所以尾气中有HBr及挥发出的Br₂，用氢氧化钠溶液吸收，防止污染大气，所以d的作用是吸收HBr和Br₂，
故答案为：吸收HBr和Br₂；
（2）①根据制取溴苯的反应可知，粗产品呈褐色，主要是制得的溴苯中含有单质溴，
故答案为：Br₂；
②单质溴能与NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO溶于水中，而溴苯不与NaOH溶液反应，也微溶于水，可以通过分液进行分离，所以氢氧化钠的作用是洗去少量的溴，
故答案为：Br₂；
③经过水洗分液分离后得到的粗溴苯，因溴苯微溶于水，故粗溴苯中仍有少量水份，加入的氯化钙有吸水性，所以氯化钙的作用是干燥，
故答案为：干燥；
（3）反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯，苯和溴苯互溶，但苯的沸点低，所以采用蒸馏的方法进行分离，溴苯留在母液中，
故答案为：苯；C；
（4）操作过程中，先在a中加入15mL无水苯，在b中小心加入4.0mL液态溴，最后向a中加入10mL水，共约30mL，所以a的容积最适合的是50mL，
故答案为：B．

点评 本题主要考查了溴苯的制取实验、物质的分离提纯等，清楚制备的原理是解答的关键，题目难度中等．