Question

德国化学家凯库勒认为：苯分子是由6个碳原子以单双键相互交替结合而成的环状结构。为了验证凯库勒有关苯环的观点，甲同学设计了如下实验方案。

① 按如图所示的装置图连接好各仪器；
②检验装置的气密性；
③在A中加入适量的苯和液溴的混合液体，再加入少量铁粉，塞上橡皮塞，打开止水夹K₁、K₂、K₃；
④待C中烧瓶收集满气体后，将导管b的下端插入烧杯里的水中，挤压预先装有水的胶头滴管的胶头，观察实验现象。
请回答下列问题。
(1)A中所发生反应的反应方程式为_____________________，
能证明凯库勒观点错误的实验现象是_____________________________;
(2)装置B的作用是____________________；
(3)C中烧瓶的容积为500 mL，收集气体时，由于空气未排尽，最终水未充满烧瓶，假设烧瓶中混合气体对H₂的相对密度为37.9，则实验结束时，进入烧瓶中的水的体积为________mL(空气的平均相对分子质量为29);
(4)实验前应对A、B、C三个装置的气密性进行逐一检查，则检查装置C气密性的方法为_______________________________________。

Answer 1

（10分）(1)           C中产生“喷泉”现象
(2) 除去未反应的溴蒸气和苯蒸气　   (3)450
(4)关闭K₂，打开K₃，将装置C中导管b的下端插入水中，双手捂热烧瓶，若观察到导管口有气泡产生，则说明装置C的气密性良好

解析试题分析：（1）苯与液溴在溴化铁做催化剂的条件下生成溴苯和溴化氢，苯分子里的氢原子被溴原子所代替，反应的方程式是。该反应是取代反应，不是加成反应，所以苯分子中不存在碳碳单双键交替，所以凯库勒观点错误。由于生成的溴化氢极易溶于水，所以C中产生“喷泉”现象。
（2）由于反应放热，苯和液溴均易挥发，苯和溴极易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去溴化氢气体中的溴蒸气和苯，以防干扰检验H⁺和Br^－。
（3）烧瓶中混合气体对H₂的相对密度为37.9，则烧瓶中气体的平均相对分子质量是37.9×2＝75.8。由于空气和溴化氢的相对分子质量分别是81和29，则烧瓶中溴化氢和空气的体积之比是，所以溴化氢的体积分数是，因此实验结束时，进入烧瓶中的水的体积为500ml×90%＝450ml。
（4）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏，所以检查装置C的气密性的操作为先关闭K₂，打开K₃，将装C中的b导管插入水中，双手握住烧瓶，若观察到b导管口有气泡产生，则装置C的气密性好。
考点：考查苯的结构、性质以及苯性质实验探究的有关判断
点评：本题以实验为载体考查了有机物苯的性质，属于中等难度的试题。有利于培养学生规范严谨的实验设计能力和动手操作能力，有助于提升学生的学科素养。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。