Question

4．有机化合物分子中的基团之间存在着相互影响．
（1）在甲烷、苯、甲苯这三种物质中，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色的有甲苯（填名称），能用于制取炸药梯恩梯（ TNT）的是C₇H₈（填分子式）．
（2）某学习个组通过实验探究①苯酚、②醋酸、③碳酸这三种物质分子中的羟基在水中电离能力的强弱．主要实验步骤如下：
a、取三支试管，分别加入三种物质的水溶液（适量），再分别滴加2～3滴紫色石蕊试液，发现仅②、③的溶液变红．
b、另取一支试管，加入少量滴加了酚酞的NaOH溶液，再滴加①的溶液，发现试管中溶液的红色明显变浅．
c、再取一支试管，加入少量碳酸钠溶液，向其中滴加②的溶液，发现有气体生成．
d、将CO₂气体通入苯酚钠的水溶液中，发现溶液变浑浊．
请回答以下问题：
①步骤b的现象说明苯酚具有酸性．
②步骤d中，发生反应的化学方程式为．    
③三种物质分子中的羟基在水中的电离能力由强到弱的顺序是②＞③＞①（填序号）．
④在苯酚分子中，羟基对苯基的性质也有影响．写出苯酚与浓溴水反应生成的有机产物的结构简式：．
（3）同学甲设计了如图所示的实验装置一次性地验证苯酚、醋酸、碳酸的酸性强弱．同学乙认为该实验装置设计的不严密，理由是二氧化碳中混有挥发出的醋酸（蒸气），无法比较出碳酸与苯酚的酸性强弱．

Answer 1

分析 （1）甲苯上的甲基能被高锰酸钾溶液氧化；TNT是三硝基甲苯的俗称；
（2）a、取三支试管，分别加入三种物质的水溶液（适量），再分别滴加2～3滴紫色石蕊试液，发现仅②、③的溶液变红，说明②、③的溶液显酸性；
b、另取一支试管，加入少量滴加了酚酞的NaOH溶液，再滴加①的溶液，发现试管中溶液的红色明显变浅，说明苯酚能将氢氧化钠中和掉；
c、再取一支试管，加入少量碳酸钠溶液，向其中滴加②的溶液，发现有气体生成，即醋酸能将二氧化碳制出；
d、将CO₂气体通入苯酚钠的水溶液中，发现溶液变浑浊，即碳酸能制出苯酚．据此分析；
（3）醋酸是挥发性酸，故会有醋酸蒸汽进入苯酚钠溶液中．

解答 解：（1）甲烷和苯均不能给高锰酸钾溶液氧化，而甲苯上的甲基能被高锰酸钾溶液氧化，从而能时高锰酸钾溶液褪色；TNT是三硝基甲苯的俗称，由甲苯发生硝化反应制得，故答案为：甲苯；C₇H₈；
（2）a、取三支试管，分别加入三种物质的水溶液（适量），再分别滴加2～3滴紫色石蕊试液，发现仅②、③的溶液变红，说明②、③的溶液显酸性，而①不变红，说明①的溶液不显酸性或酸性极弱；
b、另取一支试管，加入少量滴加了酚酞的NaOH溶液，再滴加①的溶液，发现试管中溶液的红色明显变浅，说明苯酚能将氢氧化钠中和，即苯酚有酸性，但酸性极弱，不能使石蕊变红；
c、再取一支试管，加入少量碳酸钠溶液，向其中滴加②的溶液，发现有气体生成，即醋酸能将二氧化碳制出，则说明醋酸的酸性强于碳酸；
d、将CO₂气体通入苯酚钠的水溶液中，发现溶液变浑浊，即碳酸能制出苯酚，说明碳酸的酸性强于苯酚．
①步骤b的现象说明苯酚具有酸性，故答案为：酸；
②步骤d中，是二氧化碳和苯酚钠反应生成了苯酚，发生反应的化学方程式为，故答案为：；    
③三种物质的酸性强弱为：醋酸＞碳酸＞苯酚，故三种物质分子中的羟基在水中的电离能力由强到弱的顺序是②＞③＞①，故答案为：②＞③＞①；
④在苯酚分子中，羟基使苯基的性质变活化．故苯酚与浓溴水反应能发生三溴取代，生成三溴苯酚，结构简式为，故答案为：；
（3）醋酸是挥发性酸，故会有醋酸蒸汽进入苯酚钠溶液中，即无法判断是二氧化碳制出的苯酚，还是醋酸制出的苯酚，故无法比较出碳酸和苯酚酸性强弱关系，故答案为：二氧化碳中混有挥发出的醋酸（蒸气），无法比较出碳酸与苯酚的酸性强弱．

点评 本题考查了有机物的结构和性质，应注意的是由于苯环不是单双键交替的结构，故苯不能被高锰酸钾溶液氧化，难度不大．