製取溴苯蒸餾
① 實驗室製取溴苯
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實驗室製取溴苯的方法是:把苯和液溴放入燒瓶中,再加入少量鐵粉,經振盪後按下列裝置組合,不久,反應物在蒸瓶中沸騰起來,圓底燒瓶里有溴苯生成。
根據所學化學知識回答以下各問:
(1)苯與溴反應生成溴苯的化學方程式為: ,證明這個反應是取代反應的方法是 。
(2)這個化學反應必須加入還原鐵粉並經振盪後才能發生,其原因是 。
(3)a管的作用是 ,b管的作用是 。
(4)純凈溴苯應為無色油狀液體,實驗室製得的溴苯為褐色的原因是 ,除去其中雜質應加入的試劑是 ,發生反應的化學方程式是 ,進行分離的操作是 。
解析:溴苯製取是教材中苯的化學性質規定的演示實驗,在這個實驗里,涉及了有機化學反應和無機化學反應,雖然是有機物溴苯的製取,但用到的無機反應知識比有機反應知識還要多,這是個有機、無機綜合的典型實驗試題。下面,對本題提出的四個設問簡析如下:
(1)苯與液溴在鐵粉存在下可發生溴代反應,生成溴苯和溴化氫:
在這一反應中,溴的原子取代了苯環上的氫原子,生成溴苯,另有溴化氫生成,這是一個取代反應。為證明這個反應是取代反應,必須通過實驗證明溴化氫的生成。具體的實驗方法是:取實驗完畢後錐形瓶溶液於3支試管中,第一支試管中加入Mg粉,可見有氣體生成,而且該氣體可以燃燒,其化學方程式是:
在第二支試管中加入溶液,立即產生大量氣體,而且該氣體可使澄清石灰水變渾濁,這一過程的化學方程式是:
在第三支試管中加入溶液,可見有淡黃色沉澱生成,而且該淡黃色沉澱不溶於硝酸,這一過程的化學方程式是:
上述三個實驗說明錐形瓶中的溶液是氫溴酸,是溶於水生成,由此可證明苯的溴代反應是取代反應。
(2)將苯與液溴混合只是相溶,而不能發生化學反應。當加入鐵粉後,經振盪,與間可反應生成,這一反應的化學方程式是:
是苯發生溴代反應的催化劑,只有在催化下,苯跟溴才能發生取代反應,生成溴苯和溴化氫。如果不加鐵粉,就沒有的生成,即使加熱,也不會發生取代反應。
(3)制備溴苯的兩種原料苯和液溴都是易揮發性的液體,苯的沸點80.1℃,液溴的沸點58.8℃,在反應條件下極易氣化,而生成物溴苯的沸點則高達156℃,另一生成物在常溫下是氣態。在這套實驗裝置中,a管除起導氣作用外,還可使苯的蒸氣、溴的蒸氣重新冷凝為液體,回到燒瓶中繼續參加反應,以提高原料的利用率和產品的收率,b管則作為導氣管將氣導入盛有蒸餾水的液面上,進行尾氣吸收,以保護環境免受污染。
(4)純凈溴苯是一種無色油狀液體,在本實驗中,由於在溴苯中溶有溴單質而顯褐色,欲除去其中的溴單質,需加入冷氫氧化鈉溶液進行洗滌,單質溴與氫氧化鈉可發生歧化反應,生成溴化鈉。次溴酸鈉和水
溴化鈉、次溴酸鈉均為離子化合物,是可溶性鹽,易溶於水中,難溶於有機溶劑,所以,伴隨這一反應的發生,溶有溴單質的褐色溴苯變為無色透明液體,可用分液漏斗分離出下層的溴苯,再經水洗除去,分液後再蒸餾便可得到純凈溴苯。
評述:在溴苯製取和提純實驗里,使用的溴單質是強氧化劑,在常溫可以跟鐵反應生成,才能引發苯的溴代反應,本題從一開始就體現了有機、無機的綜合。此外,在尾氣的吸收與檢驗,溴苯的精製除雜等多方面,同樣體現了有機、無機的綜合。關於a管用作迴流冷凝的作用,意在告訴我們,當原料是易揮發性的,而生成物是難揮發的有機化學反應,應當按裝迴流冷凝裝置,以提高原料的利用率,當然,用空氣迴流冷凝裝置,難以回收苯、液溴這樣低沸點的物質,從這點來看,空氣迴流冷凝又是示意性的,在實際實驗操作時,應該用直立使用的水冷冷凝器,作為本實驗的迴流冷凝裝置。用水冷冷凝器作迴流裝置時,應從下方入水,上方出水,以保證水充滿全部冷凝裝置,而不應當把「逆流操作」作為通入冷卻的指導原則。
② 溴苯的製取
這個長導管冷凝的不是溴化氫(溴化氫冷凝後還是氣體),是溴和苯(將蒸汽冷凝成液體,防止蒸發逸出,以增加反應物的轉化率)
③ 如何提純實驗室制的溴苯
實驗室製得的溴苯中溶解有Br2單質和苯,
除去苯的方法是:直接蒸餾
除去Br2的方法是:
加入NaOH溶液,再分液。其原理為,把能溶於溴苯的Br2,轉化為不能溶於水的NaBr和NaBrO
④ 實驗室製取溴苯除雜的問題
1、水洗:除去溴化氫和溴化鐵(因無機物易溶於水),2、鹼洗:除溴(除去其中的溴和溴化氫),分液;3、水洗:除上步生成的溴化鈉、次溴酸鈉,分液;4、乾燥:除水;5、蒸餾:分離苯、溴苯、三溴苯(把溴苯與苯,三溴苯分離除去)。
⑤ 實驗室用溴和笨反應製取溴苯,得到粗溴苯後,要用如下操作精製:1蒸餾 2水洗 3用乾燥劑乾燥
24531【開始水洗主除FeCl3、Br2;鹼洗主要除多餘的Br2;水洗除NaOH;乾燥除水;蒸餾除去苯】
⑥ 實驗室用溴和苯反應製取溴苯,製得粗溴苯後,要用如下操作精製:
2 4 5 3 1
先用水洗掉鐵鹽和部分溴,在用氫氧化鈉徹底除溴,再水洗掉氫氧化鈉,乾燥之後蒸餾,控制溫度得到溴苯。
⑦ 實驗室製取溴苯的裝置示意圖及有關數據如下: 苯 溴 溴苯 密度/gcm-3 0.88 3.10 1.50
(1)①液溴都易揮發,而苯的鹵代反應是放熱的,尾氣中有HBr及揮發出的Br 2 ,用氫氧化鈉溶液吸收,防止污染大氣,故答案為:吸收HBr和Br 2 ; ②儀器a的名稱為:三頸燒瓶,故答案為:三頸燒瓶; ③苯與液溴反應,用鐵作催化劑,不需要加熱,故選C; (2)②溴苯提純的方法是:先水洗,把可溶物溶解在水中,然後過濾除去未反應的鐵屑,再加NaOH溶液,把未反應的Br 2 變成NaBr和NaBrO洗到水中, 故答案為:除去HBr和未反應的Br 2 ; ③加入乾燥劑,無水氯化鈣能乾燥溴苯,故答案為:乾燥; (3)反應後得到的溴苯中溶有少量未反應的苯.利用沸點不同,苯的沸點小,被蒸餾出,溴苯留在母液中,所以採取蒸餾的方法分離溴苯與苯, 故答案為:苯;D; (4)操作過程中,在a中加入15mL無水苯,向a中加入10mL水,在b中小心加入4.0mL液態溴,所以a的容積最適合的是50mL, 故答案為:B. |
⑧ 實驗室用溴和苯反應製取溴苯,得到粗產品後要用如下方法加以提純:①蒸餾 ②水洗③乾燥劑乾燥 ④用10%的
粗溴苯中含有苯、溴苯、溴化鐵和溴,提純時,為減少NaOH的用量,可先用水洗,回可除去溴化鐵和少量答溴,然後加入10%的NaOH溶液洗滌,可除去溴,在用水洗除去鹼液,經乾燥後進行蒸餾可得溴苯,即正確的操作順序為②④②③①,
故選B.