Question

【题目】实验室制备硝基苯的主要步骤如下：

①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸，加入反应器中。

②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀。

③在50～60℃下发生反应，直至反应结束。

④除去混合酸后，粗产品依次用H2O和5%NaOH溶液洗涤，最后再用H2O洗涤。

⑤将污水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。

(1)配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时，操作注意事项是_____________________________________。

(2)步骤③中，为了使反应在50～60℃下进行，可采用的方法是________________________________。

(3)步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是____________________；步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是__________________________________________________。

(4)实验室制备常用改进装置进行苯和溴的取代反应。如实验装置图，其中A为由具有支管的试管制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉。

向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒中内就发生反应。写出A中所发生反应的化学方程式：_________________________________________________。

(5)试管C中苯的作用是_________________________。反应开始后，观察D和E两试管，看到的现象为___________________________________，________________________________。

(6)反应2～3min后，在B中的NaOH溶液里可观察到的现象是_______________________________。

(7)同学甲认为，在上述整套装置中D和E两试管中的导管应插入液面下，实验现象更明显，请评价同学甲的改进建议：______________________________________________。

Answer 1

【答案】先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却 将反应器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加热 分液漏斗 除去粗产品中残留的酸 2Fe+3Br2→2FeBr3 +Br2+HBr 吸收HBr气体中的Br2蒸气 D中紫色石蕊溶液变红，E中产生淡黄色沉淀 溶液中有红褐色的絮状物生成，底部有无色油状物质生成，液面上有白雾 HBr易溶于水，直接将导管伸入水溶液液面以下，会发生倒吸，装置D、E中导管口在液面上方，能防止倒吸

【解析】

（1）混合时先加密度小的，后加密度大的液体，偏于充分混合、散热；

（2）水浴加热可保存温度恒定；

（3）分离互不相溶的液态，采取分液操作；硝基苯产品中可能混有酸，而酸与碱反应后，与硝基苯分层；

（4）溴和苯在催化剂条件下发生取代反应生成溴苯；

（5）溴苯中的溴易挥发，溴易溶于苯，所以试管C中苯的作用是吸收吸收HBr气体中的Br2蒸气，该反应中有溴化氢生成，溴化氢溶于水得到氢溴酸，氢溴酸是酸性物质，能使紫色石蕊试液变红色；氢溴酸能和硝酸银反应生成淡黄色沉淀溴化银；

（6）苯与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，溴苯是密度大于水，无色的油状液体，溴化氢易挥发，能与水蒸气结合成氢溴酸液滴，液面上有白雾，FeBr3与氢氧化钠反应生成红褐色的氢氧化铁；

（7）HBr易溶于水，直接将导管伸入水溶液液面以下，会发生倒吸，装置D、E中导管口在液面上方，能防止倒吸。

（1）配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混和酸时，操作注意事项是先在反应器内加入浓硝酸，再将浓硫酸慢慢沿管壁加入且边加边搅拌（或振荡），使产生的热量及时散失，故答案为：先将浓硝酸注入容器中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却。

（2）步骤③中，为了使反应在55-60℃下进行，常用的方法是将反应器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加热，其好处是受热均匀及便于控制温度，故答案为：将反应器放在50～60℃(或60℃)的水浴中加热。

（3）硝基苯不溶于水，分液即可，所用到的试剂是分液漏斗；由于生成的硝基苯中含有酸性物质硝酸、硫酸以及溶解的NO2等，所以粗产品用5%的NaOH溶液洗涤的目的是除H2SO4、HNO3、NO2等酸物质，故答案为：分液漏斗，除去粗产品中残留的酸。

（4）溴和苯在催化剂条件下发生取代反应生成溴苯，化学方程式为：2Fe+3Br2→2FeBr3，+Br2+HBr，故答案为：2Fe+3Br2→2FeBr3，+Br2+HBr。

（5）溴苯中的溴易挥发，依据相似相溶原理知，溴易溶于苯，所以试管C中苯的作用是吸收吸收HBr气体中的Br2蒸气，该反应中有溴化氢生成，溴化氢溶于水得到氢溴酸，氢溴酸是酸性物质，能使紫色石蕊试液变红色；氢溴酸能和硝酸银反应生成淡黄色沉淀溴化银，E管中出现浅黄色沉淀，反应的离子方程式为：Ag++Br-=AgBr↓，故答案为：吸收HBr气体中的Br2蒸气；D中紫色石蕊溶液变红；E中产生淡黄色沉淀。

（6）苯与液溴发生取代反应生成溴苯和溴化氢，溴苯是密度大于水，无色的油状液体，溴化氢易挥发，能与水蒸气结合成氢溴酸液滴，液面上有白雾，FeBr3与氢氧化钠反应生成红褐色的氢氧化铁，故答案为：溶液中有红褐色的絮状物生成，底部有无色油状物质生成，液面上有白雾。

（7）在整套装置中D和E两试管中的导管应插入液面下，实验现象更明显，因为HBr易溶于水，直接将导管伸入水溶液液面以下，会发生倒吸，装置D、E中导管口在液面上方，能防止倒吸，故答案为：HBr易溶于水，直接将导管伸入水溶液液面以下，会发生倒吸，装置D、E中导管口在液面上方，能防止倒吸。