Question

【題目】實驗室制備硝基苯的主要步驟如下：

①配制一定比例的濃硫酸與濃硝酸的混合酸，加入反應器中。

②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振蕩，混合均勻。

③在50～60℃下發生反應，直至反應結束。

④除去混合酸后，粗產品依次用H2O和5%NaOH溶液洗滌，最后再用H2O洗滌。

⑤將污水CaCl2干燥后的粗硝基苯進行蒸餾，得到純硝基苯。

(1)配制一定比例濃硫酸與濃硝酸混合酸時，操作注意事項是_____________________________________。

(2)步驟③中，為了使反應在50～60℃下進行，可采用的方法是________________________________。

(3)步驟④中洗滌、分離粗硝基苯應使用的儀器是____________________；步驟④中粗產品用5%NaOH溶液洗滌的目的是__________________________________________________。

(4)實驗室制備常用改進裝置進行苯和溴的取代反應。如實驗裝置圖，其中A為由具有支管的試管制成的反應容器，在其下端開了一個小孔，塞好石棉絨，再加入少量鐵屑粉。

向反應容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，幾秒中內就發生反應。寫出A中所發生反應的化學方程式：_________________________________________________。

(5)試管C中苯的作用是_________________________。反應開始后，觀察D和E兩試管，看到的現象為___________________________________，________________________________。

(6)反應2～3min后，在B中的NaOH溶液里可觀察到的現象是_______________________________。

(7)同學甲認為，在上述整套裝置中D和E兩試管中的導管應插入液面下，實驗現象更明顯，請評價同學甲的改進建議：______________________________________________。

Answer 1

【答案】先將濃硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻 將反應器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加熱 分液漏斗 除去粗產品中殘留的酸 2Fe+3Br2→2FeBr3 +Br2+HBr 吸收HBr氣體中的Br2蒸氣 D中紫色石蕊溶液變紅，E中產生淡黃色沉淀 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 HBr易溶于水，直接將導管伸入水溶液液面以下，會發生倒吸，裝置D、E中導管口在液面上方，能防止倒吸

【解析】

（1）混合時先加密度小的，后加密度大的液體，偏于充分混合、散熱；

（2）水浴加熱可保存溫度恒定；

（3）分離互不相溶的液態，采取分液操作；硝基苯產品中可能混有酸，而酸與堿反應后，與硝基苯分層；

（4）溴和苯在催化劑條件下發生取代反應生成溴苯；

（5）溴苯中的溴易揮發，溴易溶于苯，所以試管C中苯的作用是吸收吸收HBr氣體中的Br2蒸氣，該反應中有溴化氫生成，溴化氫溶于水得到氫溴酸，氫溴酸是酸性物質，能使紫色石蕊試液變紅色；氫溴酸能和硝酸銀反應生成淡黃色沉淀溴化銀；

（6）苯與液溴發生取代反應生成溴苯和溴化氫，溴苯是密度大于水，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，液面上有白霧，FeBr3與氫氧化鈉反應生成紅褐色的氫氧化鐵；

（7）HBr易溶于水，直接將導管伸入水溶液液面以下，會發生倒吸，裝置D、E中導管口在液面上方，能防止倒吸。

（1）配制一定比例濃硫酸與濃硝酸混和酸時，操作注意事項是先在反應器內加入濃硝酸，再將濃硫酸慢慢沿管壁加入且邊加邊攪拌（或振蕩），使產生的熱量及時散失，故答案為：先將濃硝酸注入容器中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻。

（2）步驟③中，為了使反應在55-60℃下進行，常用的方法是將反應器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加熱，其好處是受熱均勻及便于控制溫度，故答案為：將反應器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加熱。

（3）硝基苯不溶于水，分液即可，所用到的試劑是分液漏斗；由于生成的硝基苯中含有酸性物質硝酸、硫酸以及溶解的NO2等，所以粗產品用5%的NaOH溶液洗滌的目的是除H2SO4、HNO3、NO2等酸物質，故答案為：分液漏斗，除去粗產品中殘留的酸。

（4）溴和苯在催化劑條件下發生取代反應生成溴苯，化學方程式為：2Fe+3Br2→2FeBr3，+Br2+HBr，故答案為：2Fe+3Br2→2FeBr3，+Br2+HBr。

（5）溴苯中的溴易揮發，依據相似相溶原理知，溴易溶于苯，所以試管C中苯的作用是吸收吸收HBr氣體中的Br2蒸氣，該反應中有溴化氫生成，溴化氫溶于水得到氫溴酸，氫溴酸是酸性物質，能使紫色石蕊試液變紅色；氫溴酸能和硝酸銀反應生成淡黃色沉淀溴化銀，E管中出現淺黃色沉淀，反應的離子方程式為：Ag++Br-=AgBr↓，故答案為：吸收HBr氣體中的Br2蒸氣；D中紫色石蕊溶液變紅；E中產生淡黃色沉淀。

（6）苯與液溴發生取代反應生成溴苯和溴化氫，溴苯是密度大于水，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，液面上有白霧，FeBr3與氫氧化鈉反應生成紅褐色的氫氧化鐵，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。

（7）在整套裝置中D和E兩試管中的導管應插入液面下，實驗現象更明顯，因為HBr易溶于水，直接將導管伸入水溶液液面以下，會發生倒吸，裝置D、E中導管口在液面上方，能防止倒吸，故答案為：HBr易溶于水，直接將導管伸入水溶液液面以下，會發生倒吸，裝置D、E中導管口在液面上方，能防止倒吸。