Question

【題目】(1)苯和溴的取代反應的實驗裝置如圖所示，其中A為具支試管改制成的反應容器，在其下端開了一小孔，塞好石棉絨，再加入少量鐵屑。

填寫下列空白：

①試管A中的反應方程式為_______________。

②試管C中四氯化碳的作用是：____________。反應開始后，觀察D和E兩試管，看到的現象為：_________________。寫出E中反應的離子方程式_____________________。

③在上述整套裝置中，具有防倒吸功能的儀器有_____（填字母）。

(2)實驗室制備硝基苯的主要步驟如下：

a. 配制一定比例的濃H2SO4與濃HNO3的混合酸，加入反應器中；

b. 向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振蕩，混合均勻；

c. 在55～60 ℃下發生反應，直至反應結束；

d .除去混合酸后，粗產品依次用蒸餾水和5%NaOH溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌；

e. 將用無水CaCl2干燥后的粗硝基苯進行蒸餾，得到純凈硝基苯。

請填寫下列空白：

①制備硝基苯的反應類型是________。

②配制一定比例的濃H2SO4和濃HNO3的混合酸時，操作的注意事項是：___________。

③步驟d中洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是___________________。

④步驟d中粗產品用5%NaOH溶液洗滌的目的是______________________。

Answer 1

【答案】 除去HBr氣體中混有的溴蒸氣 D試管中石蕊試液慢慢變紅，并在導管口有白霧產生，然后E試管中出現淺黃色沉淀 Ag++Br-=AgBr↓ D、E、F 取代反應 先將濃HNO3注入容器中，再慢慢注入濃H2SO4，并及時攪拌 分液漏斗 除去粗產品中殘留的酸

【解析】

(1)在A中，苯與液溴在Fe催化作用下發生取代反應產生溴苯和HBr，反應后的液體進入廣口瓶B中，NaOH能夠與未反應的Br2反應產生易溶于水的物質，而與有機物溴苯及苯分離；裝置C能夠溶解除去揮發的未反應的溴，反應產生的HBr溶于裝置D中的石蕊試液中，得到氫溴酸具有酸性，可以使石蕊試液變為紅色；HBr溶于AgNO3溶液，二者發生復分解反應產生AgBr淺黃色沉淀；由于HBr是大氣污染物，所以尾氣經裝置F中用NaOH溶液進行處理后再進行排放，由于HBr極易溶于水，防止產生倒吸現象，在裝置D、E、F中導氣管都在液面上，就可以避免倒吸現象的發生。

(2)苯與濃硝酸在濃硫酸作催化劑條件下加熱50～60℃，發生取代反應產生硝基苯和H2O。由于濃硝酸與濃硫酸混合時會放出大量熱，結合硫酸密度比硝酸大，應該向盛有濃硝酸的裝置中緩緩加入濃硫酸，并不斷攪拌，待混合酸冷卻后，再向其中加入苯，然后水浴加熱50～60℃發生反應制取硝基苯，直至反應結束。反應結束后的混合液中含有未反應的硝酸、催化劑硫酸及反應產物硝基苯，這些物質在室溫下都呈液態，有機物與酸液互不相溶，所以除去粗產品中的酸，可以先用大量水洗，經分液后，再用5%的NaOH溶液洗滌，最后用蒸餾水洗滌。分離互不相溶的液態物質，采取分液操作，需要使用的儀器是分液漏斗。

(1)①試管A中液溴與苯在催化劑Fe催化作用下發生取代反應產生溴苯和HBr，反應的化學方程式為：；

②溴與苯的反應是放熱反應，使反應產生的HBr氣體中含有揮發的未反應的溴和苯。溴和苯易溶于有機溶劑四氯化碳中，而HBr在四氯化碳中不能溶解，所以試管C中四氯化碳的作用是除去HBr氣體中混有的溴蒸氣和苯，防止Br2蒸氣對HBr氣體的檢驗產生干擾。反應開始后，會觀察到在試管D中石蕊試液慢慢變為紅色，并在導管口產生白霧；在試管E中產生了淺黃色沉淀，發生該反應的離子方程式為：Ag++Br-=AgBr↓；

③HBr極易溶于水，為防止因HBr的溶解而產生的倒吸現象，在裝置中采用了具有防倒吸功能的有D、E、F；

(2)①苯與濃硝酸在濃硫酸作催化劑條件下發生取代反應產生硝基苯和水，所以制備硝基苯的反應類型是取代反應；

②濃硝酸與濃硫酸混合時會放出大量熱，由于濃硫酸密度比濃硝酸大，所以在配制一定比例的濃H2SO4和濃HNO3的混合酸時，要向盛有濃硝酸的裝置中沿器壁緩緩加入濃硫酸，并不斷攪拌，使熱量迅速擴散；

③硝基苯是密度比水大，難溶于水的液體，所以在步驟d中洗滌、分離粗硝基苯就是要分離互不相溶的兩層液體物質，使用的分離方法是分液，應使用的儀器是分液漏斗；

④步驟d中粗產品用5%NaOH溶液洗滌的目的是除去粗產品中殘留的酸。