Question

18．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的装置示意图如图1及有关数据如下，按下列合成步骤回答问题：

（1）在加入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防止产生倒吸，写出a中有关反应化学方程式．
（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．其中NaOH溶液洗涤的作用是除去HBr和未反应的Br₂；
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干燥；
（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、509mL
（5）在最新的家用汽车的调查中发现，新车中气体的质量不符合标准．
汽车污染主要来源于汽车配件及材料．它们都会产生大量有毒的有机物气体．其中一种有毒气体的质谱图如图2：
①则由图2可知该分子的相对分子质量是92．
②若该分子的核磁共振氢谱中有4个吸收峰则有机物的名称为甲苯．
③其苯环上的一氯代物有3种．

Answer 1

分析 （1）在铁作催化剂条件下，苯和液溴发生取代反应溴苯，苯与液溴反应生成HBr，HBr遇水蒸气形成白雾；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）溴苯中含有溴，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，也不溶于水，分液后，然后加干燥剂；
（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$\frac{1}{3}$；
（5）根据质谱图中最右边的那个峰就是该物质的相对分子质量，由商余法确定其分子式；
根据核磁共振氢谱中有4个吸收峰，结合分子式可以判断出应是甲苯，其苯环上的一氯代物有3种．

解答 解：（1）苯与液溴反应生成HBr，HBr遇水蒸气形成白雾；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，在铁作催化剂条件下，苯和液溴发生取代反应溴苯，反应方程式为，
故答案为：HBr；吸收HBr防止产生倒吸；；
（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，然后加干燥剂，无水氯化钙能干燥溴苯，
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；
（5）从质谱图中可以看出该气体的相对分子质量为92，由商余法确定其分子式为C₇H₈，由核磁共振氢谱中有4个吸收峰，可以判断出应是甲苯，其苯环上的一氯代物有3种（邻、间、对），
故答案为：92；甲苯；3．

点评 本题考查物质制备实验，为高频考点，明确实验原理是解本题关键，知道实验操作步骤及基本操作方法，题目难度中等．