Question

德國化學(xué)家凱庫勒認(rèn)為：苯分子是由6個(gè)碳原子以單雙鍵相互交替結(jié)合而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。為了驗(yàn)證凱庫勒有關(guān)苯環(huán)的觀點(diǎn)，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。

① 按如圖所示的裝置圖連接好各儀器；
②檢驗(yàn)裝置的氣密性；
③在A中加入適量的苯和液溴的混合液體，再加入少量鐵粉，塞上橡皮塞，打開止水夾K₁、K₂、K₃；
④待C中燒瓶收集滿氣體后，將導(dǎo)管b的下端插入燒杯里的水中，擠壓預(yù)先裝有水的膠頭滴管的膠頭，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
請回答下列問題。
(1)A中所發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)方程式為_____________________，
能證明凱庫勒觀點(diǎn)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________________;
(2)裝置B的作用是____________________；
(3)C中燒瓶的容積為500 mL，收集氣體時(shí)，由于空氣未排盡，最終水未充滿燒瓶，假設(shè)燒瓶中混合氣體對H₂的相對密度為37.9，則實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，進(jìn)入燒瓶中的水的體積為________mL(空氣的平均相對分子質(zhì)量為29);
(4)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對A、B、C三個(gè)裝置的氣密性進(jìn)行逐一檢查，則檢查裝置C氣密性的方法為_______________________________________。

Answer 1

（10分）(1)           C中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象
(2) 除去未反應(yīng)的溴蒸氣和苯蒸氣　   (3)450
(4)關(guān)閉K₂，打開K₃，將裝置C中導(dǎo)管b的下端插入水中，雙手捂熱燒瓶，若觀察到導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，則說明裝置C的氣密性良好

試題分析：（1）苯與液溴在溴化鐵做催化劑的條件下生成溴苯和溴化氫，苯分子里的氫原子被溴原子所代替，反應(yīng)的方程式是。該反應(yīng)是取代反應(yīng)，不是加成反應(yīng)，所以苯分子中不存在碳碳單雙鍵交替，所以凱庫勒觀點(diǎn)錯(cuò)誤。由于生成的溴化氫極易溶于水，所以C中產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象。
（2）由于反應(yīng)放熱，苯和液溴均易揮發(fā)，苯和溴極易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去溴化氫氣體中的溴蒸氣和苯，以防干擾檢驗(yàn)H⁺和Br^－。
（3）燒瓶中混合氣體對H₂的相對密度為37.9，則燒瓶中氣體的平均相對分子質(zhì)量是37.9×2＝75.8。由于空氣和溴化氫的相對分子質(zhì)量分別是81和29，則燒瓶中溴化氫和空氣的體積之比是，所以溴化氫的體積分?jǐn)?shù)是，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，進(jìn)入燒瓶中的水的體積為500ml×90%＝450ml。
（4）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞，所以檢查裝置C的氣密性的操作為先關(guān)閉K₂，打開K₃，將裝C中的b導(dǎo)管插入水中，雙手握住燒瓶，若觀察到b導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，則裝置C的氣密性好。
點(diǎn)評：本題以實(shí)驗(yàn)為載體考查了有機(jī)物苯的性質(zhì)，屬于中等難度的試題。有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力，有助于提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。