Question

17．某小組同學利用圖1裝置（夾持儀器已省略）制備溴苯，并探究該反應原理．
Ⅰ．制備溴苯
（1）裝置中長導管a的作用是冷凝回流、導出氣體．
（2）本實驗所獲得的溴苯為褐色，是因為溴苯溶解了過量的溴．
Ⅱ．分離提純
已知，溴苯與苯互溶，液溴、苯、溴苯的沸點依次為59℃、80℃、156℃．同學們設計了如圖2流程：

（3）操作Ⅱ為蒸餾．
（4）流程②和④中，需要用到的玻璃儀器是燒杯、分液漏斗；流程③的現(xiàn)象為溶液變血紅色（或紅色），流程④的作用是除去溴苯中的溴．
Ⅲ．探究原理
（5）反應結(jié)束后，某同學取少量錐形瓶中的液體于試管中，再滴入幾滴AgNO₃溶液，出現(xiàn)淺黃色渾濁，從而判斷反應一定生成了HBr．你認為該同學的判斷不合理（填“合理”、“不合理”）．
（6）為探究錐形瓶中溶液的離子，請完成如表探究實驗方案（限選試劑：鎂粉、四氯化碳、氯水、溴水、蒸餾水）

實驗步驟	預期現(xiàn)象	結(jié)論
1．將錐形瓶中的液體轉(zhuǎn)入分液漏斗，加足量①四氯化碳，振蕩后分液．分別取少量②上層溶液于試管A、B中
2．向試管A中加入少量③和四氯化碳，振蕩后靜置；	溶液分層，下層顯④紅棕（橙紅色也可以）色	錐形瓶中液體含大量Br-
3．向試管B中加入⑤鎂粉．	有汽泡生成	錐形瓶中液體含大量⑥H+

根據(jù)上述結(jié)論推斷，制備溴苯的反應屬于取代反應，其反應方程式為．

Answer 1

分析 （1）長導管讓揮發(fā)出來的溴單質(zhì)冷凝，防止對產(chǎn)物的干擾；
（2）反應生成的溴苯和溴互溶呈褐色油狀液滴；
Ⅱ．苯及溴在FeBr₃催化作用下制備溴苯，反應混合物中含有苯、溴苯、溴、FeBr₃以及Fe，由流程可知經(jīng)操作Ⅰ后得到固體殘留物，則操作Ⅰ應為過濾，固體殘留物為Fe粉，液體中含有FeBr₃、溴等，都可溶于水；經(jīng)分液后，有機相中含有苯、溴苯、溴，加入氫氧化鈉溶液，水相中主要含有NaBr、NaBrO等，有機相中含有苯、溴苯，由于二者沸點不同，可進行蒸餾分離，以此解答（3）（4）；
（5）錐形瓶中含有揮發(fā)出來的溴單質(zhì)，干擾了實驗的檢驗；
（6）使混合液分層，需要加入有機溶劑，據(jù)此可知①為四氯化碳，由于四氯化碳的密度大于水，則含有離子的溶液在上層，應該取上層溶液；
根據(jù)結(jié)論“錐形瓶中液體含大量Br^-”，則③為氧化劑，溴離子被氧化成溴單質(zhì)，則根據(jù)溴單質(zhì)有色判斷④； 
根據(jù)現(xiàn)象“有汽泡生成”，則氣泡為氫氣，⑤應該是加入金屬單質(zhì)，證明了溶液中含有大量氫離子；
通過實驗可知，溶液中存在大量的氫離子和溴離子，從而證明了苯與液溴在鐵催化下發(fā)生取代反應生成溴苯和溴化氫，寫出反應的化學方程式．

解答 解：（1）反應為放熱反應，長導管讓揮發(fā)出來的溴單質(zhì)冷凝，防止對產(chǎn)物的干擾，即長導管的作用為導氣、冷凝回流，
故答案為：冷凝回流；
（2）溴苯是無色液體，溴苯中溶有溴而呈褐色，
故答案為：溴苯溶解了過量的溴；
Ⅱ．苯及溴在FeBr₃催化作用下制備溴苯，反應混合物中含有苯、溴苯、溴、FeBr₃以及Fe，由流程可知經(jīng)操作Ⅰ后得到固體殘留物，則操作Ⅰ應為過濾，固體殘留物為Fe粉，液體中含有FeBr₃、溴等，都可溶于水，經(jīng)分液后，有機相中含有苯、溴苯、溴，加入氫氧化鈉溶液，水相中主要含有NaBr、NaBrO等，有機相中含有苯、溴苯，由于二者沸點不同，可進行蒸餾分離，以此解答該題．
（3）由以上分析可知操作Ⅰ為過濾，操作Ⅱ為蒸餾，
故答案為：蒸餾；
（4）經(jīng)“水洗”、“NaOH 溶液洗”后得到水相和有機相，則應為分液操作，除需要燒杯外，還需要分液漏斗；流程③，溶液中含有鐵離子，滴加KCSN溶液，溶液變紅色；流程④的作用是除去溴苯中混有的溴單質(zhì)，
故答案為：分液漏斗；溶液變血紅色（或紅色）；除去溴苯中的溴；
（5）由于溴易揮發(fā)，錐形瓶中有揮發(fā)出來的溴，干擾了溴化氫的檢驗，故給判斷不合理，
故答案為：不合理；
（6）使混合液分層，需要加入有機溶劑，則①為四氯化碳，由于四氯化碳的密度大于水，則含有離子的溶液在上層，有機溶劑在下層，應該取上層溶液，即②為上；
根據(jù)結(jié)論“錐形瓶中液體含大量Br^-”，則③為氧化劑氯水，溴離子被氧化成溴單質(zhì)，則④為紅棕劇哦橙紅色； 
根據(jù)現(xiàn)象“有汽泡生成”，則氣泡為氫氣，⑤應該是加入金屬鎂粉，證明了溶液中含有大量氫離子，則錐形瓶中液體含大量⑥H⁺；
通過實驗可知，溶液中存在大量的氫離子和溴離子，從而證明了苯與液溴在鐵催化下發(fā)生取代反應生成溴苯和溴化氫，反應的化學方程式為：，
故答案為：①四氯化碳（或CCl₄）；②上；  ③氯水；  ④紅棕（橙紅色也可以）；  ⑤鎂粉；  ⑥H⁺；取代；．

點評 本題考查了有機合成、性質(zhì)實驗方案的設計，題目難度中等，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設計與評價原則，明確化學實驗基本操作方法，試題充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．