實驗室製取溴苯常用裝置

9. 實驗室製取溴苯

完整資料請見http://resource.ahe.cn/statics/tbfd/gzpdx/gkzt/CHEMISTRY/CHEMISTRY07/d6.htm

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。