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苯與溴水反應實驗裝置圖

 發布時間：2023-07-03 07:28:11

A. 如圖為苯和溴的取代反應的改進實驗裝置圖，其中A為具有支管的試管改製成的反應容器，在其下端開了一個小

（1）在催化劑的作用下，苯環上的氫原子被溴原子所取代，生成回溴苯，同時答有溴化氫生成：C 6 H 6 +Br 2
FeB r 3

B. 下圖是苯與溴發生反應並進行產物檢驗的反應裝置，具體實驗過程如下 (1)實驗開始時，應關閉K

(1)打開復分制液漏鬥上的玻璃塞，或將玻璃塞側面的凹槽對准小孔，再打開分液漏斗活塞
(2)小試管中苯的顏色變成棕紅色，有氣泡；吸收揮發的溴單質，防止它干擾溴化氫的檢驗；小試管口有白霧產生，硝酸銀溶液中產生淡黃色沉澱；(Ⅱ)
(3)使冷凝迴流的反應物苯和液溴回到(I)中繼續反應；(Ⅱ)(Ⅲ)
(4)除去裝置中的HBr氣體，防止污染環境、初步除去(I)中水溶性雜質

C. 苯與溴的取代反應的試驗

[原理]
用鐵作催化劑（實際起催化作用的是FeBr3，FeBr3由Fe與Br2反應生成），苯能跟溴發生反應，苯環里的氫原子能被溴原子取代生成溴苯。
[用品]鐵架台、燒瓶、導管、錐形瓶、苯、液溴
[操作]
(1)裝置如圖。先檢查裝置的氣密性。在圓底小燒瓶里加入5mL苯和2mL液溴，輕輕振盪，使苯與溴混合均勻。此時因無催化劑，苯與溴不發生反應。
(2)在混合液冷卻後，將准備好的還原鐵屑（約0.5g）或幾枚去銹的小鐵釘，迅速放入小燒瓶中，立即用帶有長玻璃導管的單孔橡皮塞塞好。一般情況下反應即可開始，液面上會有小氣泡產生，隨後反應逐漸劇烈，半分鍾後液體呈沸騰狀態。在錐形瓶內導管口附近出現大量白霧（反應中生成的溴化氫溶於水而成的酸霧）。錐形瓶中導管不插入液面以下，原因是避免錐形瓶中的水倒吸入燒瓶中。(3)等反應結束後，先檢驗錐形瓶里的氫溴酸。把錐形瓶里的液體在兩支試管各倒少許，在其中一支試管中加入石蕊試液（會變紅）；另一支試管中滴入幾滴AgNO3溶液（會有淺黃色的AgBr沉澱析出）。
Ag+ + Br- = AgBr↓
(4)把燒瓶里的液體倒入盛有冷水的燒杯里，在燒杯底部有紅褐色不溶於水的液體，這就是反應中生成的溴苯。純凈的溴苯是無色液體，製取時往往因溶解了少量的溴而呈紅褐色。可用水或10%NaOH溶液進行洗滌，洗去FeBr3和沒有反應的溴，能夠得到無色透明的油狀液體。
[注意]
(1)裝置的氣密性必須良好。(2)裝置中跟燒瓶口垂直的一段導管，起導氣兼冷凝作用，以防止溴和苯的蒸氣揮發出來，減少苯和溴的消耗以及它們對環境的污染，所以它應有一定的長度，一般不小於25cm。(3)在盛放液溴的試劑瓶中，液溴上面是一層溴的飽和水溶液，取用時必須將吸管插入下層液溴部分，以吸取純溴。所用的苯應用無水氯化鈣乾燥，所用的燒瓶和導管也應是乾燥的。否則反應比較困難，甚至不反應。(4)這個反應是放熱的，一般不需加熱，如開始要加熱時，只用熱水浴微微加熱（30~40℃）即可。(5)此反應不宜太劇烈，如反應過於劇烈時，可把燒瓶浸在盛冷水的燒杯中冷卻。反應溫度過高，會增加苯和溴的揮發和副反應的產物二溴苯的產量。(6)為了防止反應進行得過於猛烈，所用鐵屑不宜太細，更不宜用鐵粉代替鐵屑。(7)液溴容易揮發，又有很強的腐蝕性，取用液溴時一定要注意安全，不要沾在手上。最好戴上橡皮手套，在通風櫥內取。萬一沾到皮膚上，應立即用水沖洗，再用酒精擦凈，然後塗上甘油。 [用品]
鐵架台、圓底燒瓶、分液漏斗、導管、洗氣瓶、普通漏斗、錐形瓶
[原理]
與方案一的原理一樣，採用鐵作催化劑。
[操作]
1．裝置如圖所示，在分液漏斗中加入苯和溴的混合液，圓底燒瓶中加入鐵屑。
2．在洗氣瓶里放少量四氯化碳（或苯），在燒瓶里加適量AgNO3溶液。
3．打開分液漏斗活塞，反應即開始。
4．實驗完畢，在燒瓶里有油狀的溴苯生成。燒瓶中產生淺黃色沉澱。
[注意]
1．倒置漏斗的作用是防倒吸。
2．四氯化碳用來除去溴蒸氣。 [原理]
苯分子中的氫原子，在催化劑的作用下，能被鹵素原子取代，生成相應的鹵代苯。
苯與鹵素取代反應的機理與烷烴取代反應不同。首先，鹵素分子在催化劑作用下發生極化，極化分子的正極原子可在與苯環上的一個氫原子發生取代反應；極化分子的負極原子與被取代下來的氫原子結合成鹵化氫分子。這種取代反應稱為親電取代反應。
[用品]
苯、鋁片、鐵屑、液溴、硝酸銀、氫氧化鈉、紫色石蕊試液、托盤天平、滴管、鐵架台、導管、玻璃導管、水槽、蒸餾燒瓶、膠塞、量筒。
[操作]
（一）在乾燥的蒸餾燒瓶中，加入4mL純凈的苯和1g還原鐵粉，立即蓋上帶玻璃導管的膠塞。玻璃導管要浸入液體中，導管要稍粗些，以便於加溴操作。
（二）往水槽（或燒杯中）倒入蒸餾水及少量紫色石蕊試液。調整漏斗高度，使其下口剛好與水面相接近。為觀察倒扣漏斗中的白霧生成及氫溴酸使指示劑發生的顏色變化。可分別使黑色和白色襯板增強直觀性。
（三）用滴管從蒸餾燒瓶單孔塞的粗玻璃管上口加入1mL液溴進入燒瓶底部的苯層下與鐵粉反應，生成三溴化鐵，在三溴化鐵的催化下，溴即可和苯發生取代反應，生成溴苯。
（四）反應停止後，可向燒杯中滴入幾滴硝酸銀溶液，觀察溴化銀沉澱的生成，進一步證明生成的氣體是溴化氫。
（五）將燒瓶里的液體倒入另一盛有稀鹼溶液的燒杯里，用玻璃棒充分攪拌，觀察到液體顏色逐漸消失，靜置後，由於溴苯比水密度大，且不溶於水，沉於燒杯底部。純溴苯是無色的，所製得的溴苯因溶有少量溴而呈淡黃色。
[注意]
1．成敗關鍵
催化劑可用Al或Fe，實際上起催化活性作用的是AlBr3或FeBr3，故必須使用表面清潔無油污的金屬鐵（可將還原鐵粉加入盛有Na2CO3溶液或稀NaOH溶液的燒杯中加熱除去油污），只要催化劑選的合適，本反應進行極為順利。
2．本實驗要求所用燒瓶、導管保持乾燥。所用苯也應在實驗前幾天加無水氯化鈣進行乾燥，臨用前過濾，少量水分的存在，將使反應開始緩慢，甚至不起反應；水的存在還會使生成的溴化氫不易排出，無法觀察溴化氫的生成。
3．反應停止後，將液體倒入稀鹼溶液中的目的是為了吸收剩餘的溴，反應如下：
2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O
以利對產物溴苯的觀察。
4．溴具有強腐蝕性和刺激性，取用時必須注意安全，不要滴落在桌上或地上，盡量減少溴蒸氣的擴散。此實驗加入的液溴不要過量。
5．教材要求溴化氫導出管與燒瓶垂直且較長，還可起冷凝管作用，以利尚未參加反應的苯、溴蒸氣迴流。但經多次實驗證明，由於實驗用量少，改用短導管對實驗效果無不良影響，且操作便利。
6．為提高實驗成功率，本實驗對教材中的裝置和操作進行改進。增加了一根粗玻璃管（或細玻璃管一端燒製成喇叭口），直插燒瓶底部，使液溴直接加到苯層下部。這可以防止溴揮發的蒸氣充滿燒瓶，同反應生成氣體一同逸出，溶在燒杯的水中，使溶液變成黃色，造成實驗失敗。為突出實驗的直觀效果，在吸收溴化氫的蒸餾水中增加石蕊試劑。實驗後用稀鹼溶液吸收剩餘的溴，有利於學生對溴苯的觀察。
7．演示苯和溴的取代反應時，必須突出對產物的分析與檢難，並與甲烷和氯氣的取代反應物對比，達到鞏固取代反應概念的目的。通過分析兩個取代反應的條件，啟發學生認識苯和鹵素的取代反應要比甲烷容易進行，從而使學生認識苯分子結構中的化學鍵與烷烴中的單鍵不同，藉以強調苯環的特性。 [原理]
跟實驗方案二的原理一樣都用鐵作催化劑。
[用品]
鐵架台、燒瓶、漏斗、導管、溴、苯、鐵釘、硝酸銀溶液、5%氫氧化鈉溶液
[操作]
1．裝置如圖所示
2．在分液漏斗里加入2mL溴、5mL苯，在鐵釘附近有「沸騰」現象（反應不快可微微加熱）。產生的氣體依次通過C、D、E、F，使無色的苯變橙色，石蕊溶液變紅，在硝酸銀溶液里生成淡黃色的溴化銀沉澱。
3．反應2~3min。實驗結束後，在分液漏斗里加入30mL5%的氫氧化鈉溶液，振盪燒瓶（這時有倒吸現象）。然後在燒瓶里加冰水，靜置後倒去上層液體，沉在燒瓶底部的液體就是粗溴苯。
[注意]
1．本實驗要防止污染環境。可以採取下列措施：(1)溴的用量不宜多。(2)滴加溴的速度要小。(3)用氫氧化鈉溶液吸收剩餘的氣體。(4)在原燒瓶里處理反應產物。
2．催化劑鐵釘或鐵片，在實驗前要經過酸洗、水洗、擦乾後要立即使用，切不要在空氣里停留過久。
3．反應系統里不能有水，否則會影響反應速率。 [原理]
以實驗一相同
[用品]
具支試管、鐵架台、燒瓶、漏斗、導管、錐形瓶、苯、液溴、鐵屑、玻璃絲、氫氧化鈉溶液、蒸餾水
[操作]
1．把具支試管的下部拉細、截口，裝置如圖所示。在拉細端放少量玻璃絲，擋住鐵屑不落下。在管里填裝鐵屑約3~4cm高。
2．苯和液溴的混合液，以3s一滴的速率滴入鐵屑中。當鐵屑被混合液潤濕後，以4s一滴的速度滴入混合液。
3．片刻後，有無色油狀溴苯滴入盛氫氧化鈉溶液的燒杯里。在錐形瓶的導管口附近有白霧。
4．實驗結束後，把硝酸銀溶液滴入錐形瓶里，有淺黃色的溴化銀沉澱生成。
[注意]
1．在本實驗中，隨著反應的進行，反應物和生成物能分開，而且不污染環境。
2．苯和液溴以5：3混合為宜。
3．滴加混合液的速度是本實驗的關鍵。滴液太快，流出液里會呈紅棕色；如果太慢，實驗需較長時間。此外，鐵屑的用量宜稍多一點。
4．裝置里的長導管起冷凝加流作用。
5．本實驗約需6min。 [原理]
用鐵作催化劑，苯能跟溴發生反應，苯分子里的氫原子能被溴原子取代生成溴苯。
[用品]
具支試管(25×200mm)、錐形瓶、導管、鐵架台、分液漏斗、吸耳球、抽濾瓶、鐵粉、石棉、1mol·L-1氫氧化鈉溶液、苯、溴苯混合液、硝酸銀溶液
取25×200mm具支試管改製成反應管，在下端小管內裝好鐵粉和石棉（鐵粉、石棉柱高約2cm）。兩只錐形瓶，左邊的盛1mol/L氫氧化鈉溶液，右邊的盛蒸餾水。中間的具支試管里裝入苯，以溶解混在溴化氫里的溴。
[操作]
1．向反應管逐滴加入溴和苯的混合液，幾秒鍾內即可發生劇烈反應。產生的溴化氫氣體因混有溴蒸氣而略帶黃色。經苯洗滌後，溴化氫進入錐形瓶，在導管口形成白霧。
2．向左邊的抽濾瓶里滴入硝酸銀溶液，產生淺黃色的溴化銀沉澱。
3．1~2min後，在反應管的下端流出無色（溶有少量溴而略呈黃色）液體。用吸耳球在錐形瓶的側支管減壓，使上述液體滴入瓶里，沉入底部。這油狀液體即是溴苯。
[注意]
1．溴和苯按1：2體積配製成混合液體。洗氣用的苯溶有溴後仍可回收使用。
2．可以用濃氨水檢驗溴化氫的生成。在右邊的錐形瓶里用幾滴濃氨水代替蒸餾水，就能看到大量的濃白煙，它是溴化銨。可見度很高。
3．用市售的抽氣管代替反應管做實驗，效果也很好。

D. 某校學生為探究苯與溴發生反應的原理，改進了課本中該反應的裝置（如圖所示，左圖為原來課本裝置，右圖為

（1）苯與溴反應生成溴苯和溴化氫，溴化氫揮發遇到水蒸氣會形成白霧，溴化氫與硝酸銀反應生成淺黃色沉澱AgBr；小試管中的苯能吸收前面裝置中揮發出來的溴，防止溴與硝酸銀反應；
故答案為：試管口處形成白霧，溶液中有淺黃色沉澱生成；吸收溴蒸氣；
（2）（II）中溴化氫難溶於苯，不能倒吸，（III）中使用乾燥管也能防止倒吸，所以改進後的裝置中能防止倒吸的裝置有（II）（III）；
故答案為：（II）（III）；
（3）開啟K2，關閉K1和分液漏斗的活塞，用手捂熱廣口瓶，使廣口瓶中的氣體膨脹，進入（Ⅳ）中與水接觸溶解，從而產生倒吸；
故答案為：開啟K2，關閉K1和分液漏斗的活塞，用雙手緊捂裝置（I）的廣口瓶；
（4）從前面揮發出來進入小試管的氣體有溴化氫和溴蒸氣，由於小試管中的苯能吸收溴蒸氣，而不吸收溴化氫，這樣進入硝酸銀溶液的氣體只有溴化氫，硝酸銀產生黃色沉澱，就證明了淺黃色沉澱是由溴化氫形成的而不是溴蒸氣反應形成，有溴化氫即證明苯與溴發生了取代反應；
故答案為：能；小試管中的苯溶液能將揮發出來的溴蒸氣吸收掉，從而證明了淺黃色沉澱是由溴化氫形成的而不是溴蒸氣反應形成，有溴化氫即證明苯與溴發生了取代反應；
（5）苯與溴發生取代反應生成溴苯和溴化氫，其反應方程式為：．

E. 如圖是苯和溴的取代反應的實驗裝置圖，其中A為具有支管的試管 ， 改製成的反應容器，在其下端開了一個小

（1） ；
（2）吸收Br 2 蒸汽，管中變紅，E管中出現淺黃色沉澱；
（3）底層出現油狀液體，並有紅褐色沉澱生成；
（4）F
（5）充分吸收有毒氣體，防止大氣污染

F. 苯和溴的取代反應的實驗裝置如圖所示，其中A為具支試管改製成的反應容器，在其下端開了一小孔，塞好石棉

①苯與溴在催化劑條件發生取代反應方程式為；
②C中的四氯化碳回可以吸收溴化氫中答的揮發出的溴蒸汽，防止對溴化氫檢驗造成干擾，氫溴酸為強電解質電離產生氫離子和溴離子，所以溶液顯酸性，遇石蕊試液顯紅色，加入硝酸銀產生淺黃色的沉澱，反應的離子方程式Ag++Cl-=AgCl↓；
故答案為：除去溴化氫中混有的溴；D試管中石蕊試液變紅色，並在導管口有白霧產生，E試管中出現淺黃色沉澱；Ag++Cl-=AgCl↓；
③溴與苯發生取代生成的溴苯為油狀不溶於水的液體，密度大於水，溴與氫氧化鈉反應生成溴化鈉、次溴酸鈉和水，方程式為：2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O；
故答案為：在溶液底部有無色油狀液體；2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O；
④裝置DE導管口在液面上方，能防止倒吸，倒置球形漏斗有緩沖作用，氣體能充分被吸收且防止倒吸，
故答案為：DEF．

G. 下圖是實驗室制溴苯的實驗裝置圖（1）三頸瓶中發生反應的化學方程式______（2）導管口附近的現象是______

（1）三頸瓶中苯與液溴在Fe作催化劑條件下反應生成溴苯與HBr，反應方程式為：版權；
（2）溴與苯發生取代反應生成溴苯與溴化氫，反應放熱溴化氫蒸出，與錐形瓶中的水蒸氣結合成白霧；反應後的尾氣中含有HBr和揮發出的Br2，直接排放會污染大氣，鹼石灰作用是吸收HBr與Br2，防止污染空氣，
故答案為：有白霧生成；吸收HBr與Br2，防止污染空氣；
（3）冷凝管應採取逆流原理通水，應該是a進水b出水，使水與被冷凝物充分接觸，故答案為：a；
（4）反應結束後，向三頸燒瓶中加入NaOH溶液，與剩餘的溴反應，防止污染，反應方程式為：Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O，
故答案為：向三頸燒瓶中加入NaOH溶液；Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O．

H. 下圖為苯和溴的取代反應的實驗裝置圖

這個實驗的抄苯可能有剩餘，剩餘的苯在C試管中被苯吸收。
如果C中的苯揮發，與溴化氫氣體一起分別進入D、E試管中，由於苯不與石蕊試液、硝酸銀溶液反應，所以不需要除去揮發的苯。
由於揮發出來的溴化氫氣體易溶於水，如果D、E中的長導管插入溶液中，溴化氫溶於水容器內壓強減小，所以會被倒吸，而此實驗因為沒有插入溶液中，因此具有防倒吸功能。
希望我的回答能對你的學習有幫助！

I. 如圖為苯和溴的取代反應的實驗裝置圖，其中A為由具有支管的試管製成的反應容器，在其下端開了一個小孔，

（1）苯與液溴反應的化學方程式為：；
（2）溴易揮發，內易溶於有機溶劑，所以用C來吸收容吸收溴化氫中的溴和揮發的有機物蒸汽，防止對溴化氫的檢驗造成干擾；溴化氫溶於水電離產生氫離子和氯離子，所以溶液顯酸性，能使石蕊變紅色，硝酸銀中的銀離子與溴離子反應生成淡黃色的沉澱；
故答案為：吸收溴化氫中的溴和揮發的有機物蒸汽；D中石蕊變紅色；E中產生淡黃色的沉澱；
（3）苯與液溴發生取代反應生成溴苯和溴化氫，溴苯是密度大於水，無色的油狀液體，溴化氫易揮發，能與水蒸氣結合成氫溴酸液滴，溴化鐵與氫氧化鈉反應生成紅褐色的氫氧化鐵沉澱，
故答案為：溶液中有紅褐色的絮狀物生成，底部有無色油狀物質生成，液面上有白霧；
（4）裝置D和E導管口在液面上方，能防止倒吸，倒置漏斗增大了氣體與氫氧化鈉溶液的接觸面積，有緩沖作用，能夠防止倒吸，
故答案為：DEF．

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