Question

【題目】4－溴甲苯、2－溴甲苯以及HBr都是重要的有機中間體。以甲苯、液溴、鐵粉、水為原料生產上述物質的實驗步驟如下：

步驟1：在三頸燒瓶中(裝置如圖所示)加入0.3g鐵粉，46g甲苯和60 mL水，在分液漏斗中加入80 g液溴，再加入10 mL水。

步驟2：打開分液漏斗滴加液溴，不斷攪拌保持反應溫度在20～25℃之間。最后將分液漏斗中的水也全部加入三頸燒瓶中，繼續攪拌0.5h，即可反應完全。

步驟3：移走冷水浴裝置，加熱三頸燒瓶至反應溫度在122～126℃，餾出液進入分水器中，打開分水器閥門將下層液體仍加入三頸燒瓶中，上層液體倒入燒杯中。

步驟4：將三頸燒瓶中液體進行處理，分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，兩者的總產量為51.3g。

回答下列問題：

(1)實驗中液溴的滴加方式是__________；在分液漏斗中加入80g液溴，再加入10mL水的目的是_________。

(2)冷凝水應從冷凝管的________(a或b)端進入；實驗中發現分水器中的液體出現回流，應采取操作是_____________________。

(3)寫出反應裝置中生成4－溴甲苯的化學方程式：_________。分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，應采用的操作是___________。

(4)該實驗裝置中還缺少的必要實驗儀器是____________。

(5)反應溫度保持在20～25℃之間，其原因是__________。

(6)本實驗中，一溴甲苯(4－溴甲苯和2－溴甲苯)的產率為_________。

Answer 1

【答案】緩慢滴加 防止溴的揮發 a 將下層液體及時放出 +Br2 +HBr 蒸餾 溫度計 減少溴和甲苯的揮發 60.0％

【解析】

(1)液溴容易揮發；

(2)冷凝水下進上出；分水器下端有口；

(3)該反應中首先發生溴單質與鐵的反應，生成的溴化鐵為催化劑，根據元素守恒書寫方程式；蒸餾可以分離互溶的有機物；

(4)該實驗對溫度有要求；

(5)溫度過高反應物揮發；

(6)產率=；

(1)液溴易揮發，甲苯和溴的反應放熱，滴加液溴過快會導致部分液溴未反應就揮發了，加入水也可以防止分液漏斗里的液溴揮發，故答案為：緩慢滴加；防止溴的揮發；

(2)冷凝水應從a端進入；實驗中發現分水器中的液體出現回流，應將下層液體及時放出，故答案為：a；將下層液體及時放出；

(3)該反應中首先溴單質將鐵粉氧化成溴化鐵，溴化鐵做催化劑使甲苯和溴單質發生取代反應；分離出4－溴甲苯和2－溴甲苯，應采用的操作是蒸餾，故答案為：+Br2 +HBr；蒸餾；

(4)該實驗中需要控制溫度，所以需要溫度計，故答案為：溫度計；

(5)溴單質和甲苯都易揮發，溫度過高會加快反應物的揮發，導致利用率低，故答案為：減少溴和甲苯的揮發；

(6)46g甲苯的物質的量為，80g液溴的物質的量為，根據反應方程式可知溴單質過量，所以理論上最多生成4－溴甲苯和2－溴甲苯的混合物共0.5mol，質量為171g/mol×0.5mol=85.5g，所以產率為=60%，故答案為：60%。