制取溴苯蒸馏
① 实验室制取溴苯
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实验室制取溴苯的方法是:把苯和液溴放入烧瓶中,再加入少量铁粉,经振荡后按下列装置组合,不久,反应物在蒸瓶中沸腾起来,圆底烧瓶里有溴苯生成。
根据所学化学知识回答以下各问:
(1)苯与溴反应生成溴苯的化学方程式为: ,证明这个反应是取代反应的方法是 。
(2)这个化学反应必须加入还原铁粉并经振荡后才能发生,其原因是 。
(3)a管的作用是 ,b管的作用是 。
(4)纯净溴苯应为无色油状液体,实验室制得的溴苯为褐色的原因是 ,除去其中杂质应加入的试剂是 ,发生反应的化学方程式是 ,进行分离的操作是 。
解析:溴苯制取是教材中苯的化学性质规定的演示实验,在这个实验里,涉及了有机化学反应和无机化学反应,虽然是有机物溴苯的制取,但用到的无机反应知识比有机反应知识还要多,这是个有机、无机综合的典型实验试题。下面,对本题提出的四个设问简析如下:
(1)苯与液溴在铁粉存在下可发生溴代反应,生成溴苯和溴化氢:
在这一反应中,溴的原子取代了苯环上的氢原子,生成溴苯,另有溴化氢生成,这是一个取代反应。为证明这个反应是取代反应,必须通过实验证明溴化氢的生成。具体的实验方法是:取实验完毕后锥形瓶溶液于3支试管中,第一支试管中加入Mg粉,可见有气体生成,而且该气体可以燃烧,其化学方程式是:
在第二支试管中加入溶液,立即产生大量气体,而且该气体可使澄清石灰水变浑浊,这一过程的化学方程式是:
在第三支试管中加入溶液,可见有淡黄色沉淀生成,而且该淡黄色沉淀不溶于硝酸,这一过程的化学方程式是:
上述三个实验说明锥形瓶中的溶液是氢溴酸,是溶于水生成,由此可证明苯的溴代反应是取代反应。
(2)将苯与液溴混合只是相溶,而不能发生化学反应。当加入铁粉后,经振荡,与间可反应生成,这一反应的化学方程式是:
是苯发生溴代反应的催化剂,只有在催化下,苯跟溴才能发生取代反应,生成溴苯和溴化氢。如果不加铁粉,就没有的生成,即使加热,也不会发生取代反应。
(3)制备溴苯的两种原料苯和液溴都是易挥发性的液体,苯的沸点80.1℃,液溴的沸点58.8℃,在反应条件下极易气化,而生成物溴苯的沸点则高达156℃,另一生成物在常温下是气态。在这套实验装置中,a管除起导气作用外,还可使苯的蒸气、溴的蒸气重新冷凝为液体,回到烧瓶中继续参加反应,以提高原料的利用率和产品的收率,b管则作为导气管将气导入盛有蒸馏水的液面上,进行尾气吸收,以保护环境免受污染。
(4)纯净溴苯是一种无色油状液体,在本实验中,由于在溴苯中溶有溴单质而显褐色,欲除去其中的溴单质,需加入冷氢氧化钠溶液进行洗涤,单质溴与氢氧化钠可发生歧化反应,生成溴化钠。次溴酸钠和水
溴化钠、次溴酸钠均为离子化合物,是可溶性盐,易溶于水中,难溶于有机溶剂,所以,伴随这一反应的发生,溶有溴单质的褐色溴苯变为无色透明液体,可用分液漏斗分离出下层的溴苯,再经水洗除去,分液后再蒸馏便可得到纯净溴苯。
评述:在溴苯制取和提纯实验里,使用的溴单质是强氧化剂,在常温可以跟铁反应生成,才能引发苯的溴代反应,本题从一开始就体现了有机、无机的综合。此外,在尾气的吸收与检验,溴苯的精制除杂等多方面,同样体现了有机、无机的综合。关于a管用作回流冷凝的作用,意在告诉我们,当原料是易挥发性的,而生成物是难挥发的有机化学反应,应当按装回流冷凝装置,以提高原料的利用率,当然,用空气回流冷凝装置,难以回收苯、液溴这样低沸点的物质,从这点来看,空气回流冷凝又是示意性的,在实际实验操作时,应该用直立使用的水冷冷凝器,作为本实验的回流冷凝装置。用水冷冷凝器作回流装置时,应从下方入水,上方出水,以保证水充满全部冷凝装置,而不应当把“逆流操作”作为通入冷却的指导原则。
② 溴苯的制取
这个长导管冷凝的不是溴化氢(溴化氢冷凝后还是气体),是溴和苯(将蒸汽冷凝成液体,防止蒸发逸出,以增加反应物的转化率)
③ 如何提纯实验室制的溴苯
实验室制得的溴苯中溶解有Br2单质和苯,
除去苯的方法是:直接蒸馏
除去Br2的方法是:
加入NaOH溶液,再分液。其原理为,把能溶于溴苯的Br2,转化为不能溶于水的NaBr和NaBrO
④ 实验室制取溴苯除杂的问题
1、水洗:除去溴化氢和溴化铁(因无机物易溶于水),2、碱洗:除溴(除去其中的溴和溴化氢),分液;3、水洗:除上步生成的溴化钠、次溴酸钠,分液;4、干燥:除水;5、蒸馏:分离苯、溴苯、三溴苯(把溴苯与苯,三溴苯分离除去)。
⑤ 实验室用溴和笨反应制取溴苯,得到粗溴苯后,要用如下操作精制:1蒸馏 2水洗 3用干燥剂干燥
24531【开始水洗主除FeCl3、Br2;碱洗主要除多余的Br2;水洗除NaOH;干燥除水;蒸馏除去苯】
⑥ 实验室用溴和苯反应制取溴苯,制得粗溴苯后,要用如下操作精制:
2 4 5 3 1
先用水洗掉铁盐和部分溴,在用氢氧化钠彻底除溴,再水洗掉氢氧化钠,干燥之后蒸馏,控制温度得到溴苯。
⑦ 实验室制取溴苯的装置示意图及有关数据如下: 苯 溴 溴苯 密度/gcm-3 0.88 3.10 1.50
(1)①液溴都易挥发,而苯的卤代反应是放热的,尾气中有HBr及挥发出的Br 2 ,用氢氧化钠溶液吸收,防止污染大气,故答案为:吸收HBr和Br 2 ; ②仪器a的名称为:三颈烧瓶,故答案为:三颈烧瓶; ③苯与液溴反应,用铁作催化剂,不需要加热,故选C; (2)②溴苯提纯的方法是:先水洗,把可溶物溶解在水中,然后过滤除去未反应的铁屑,再加NaOH溶液,把未反应的Br 2 变成NaBr和NaBrO洗到水中, 故答案为:除去HBr和未反应的Br 2 ; ③加入干燥剂,无水氯化钙能干燥溴苯,故答案为:干燥; (3)反应后得到的溴苯中溶有少量未反应的苯.利用沸点不同,苯的沸点小,被蒸馏出,溴苯留在母液中,所以采取蒸馏的方法分离溴苯与苯, 故答案为:苯;D; (4)操作过程中,在a中加入15mL无水苯,向a中加入10mL水,在b中小心加入4.0mL液态溴,所以a的容积最适合的是50mL, 故答案为:B. |
⑧ 实验室用溴和苯反应制取溴苯,得到粗产品后要用如下方法加以提纯:①蒸馏 ②水洗③干燥剂干燥 ④用10%的
粗溴苯中含有苯、溴苯、溴化铁和溴,提纯时,为减少NaOH的用量,可先用水洗,回可除去溴化铁和少量答溴,然后加入10%的NaOH溶液洗涤,可除去溴,在用水洗除去碱液,经干燥后进行蒸馏可得溴苯,即正确的操作顺序为②④②③①,
故选B.