苯與溴的取代反應.doc

二、苯與溴的取代反應苯與溴的取代反應之一原理用鐵作催化劑（實際起催化作用的是FeBr3），苯能跟溴發(fā)生反應，苯分子里的氫原子能被溴原子取代生成溴苯。用品鐵架臺、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，輕輕振蕩，使苯與溴混合均勻。此時因無催化劑，苯與溴不發(fā)生反應。(2)在混合液冷卻后，將準備好的還原鐵屑（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，隨后反應逐漸劇烈，半分鐘后液體呈沸騰狀態(tài)。在錐形瓶內導管口附近出現(xiàn)大量白霧（反應中生成的溴化氫溶于水而成的酸霧）。(3)等反應結束后，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沉淀析出）。HBr H+Br- 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于水的液體，這就是反應中生成的溴苯。純凈的溴苯是無色液體，制取時往往因溶解了少量的溴而呈紅褐色?？捎盟?0%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。備注(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，同時兼起冷凝作用，以防止溴和苯的蒸氣揮發(fā)出來，所以它應有一定的長度，一般不小于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干燥，所用的燒瓶和導管也應是干燥的。否則反應比較困難，甚至不反應。(4)一般不需加熱，如開始要加熱時，只用熱水浴微微加熱即可。(5)此反應不宜太劇烈，如反應過于劇烈時，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(fā)和副反應的產物二溴苯的產量。(6)為了防止反應進行得過于猛烈，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(fā)，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，然后涂上甘油。苯與溴的取代反應之二用品燒瓶、鐵架臺、玻璃管、導管、U形管、錐形瓶原理同之一操作1裝置如圖所示，在玻璃管里加入冷水。2在U形管里放少量四氯化碳，在錐形瓶里加適量水。3在圓底燒瓶里加810mL苯、少量鐵屑和12mL溴，反應即開始。4實驗完畢，在燒瓶里有油狀的溴苯生成。在錐形瓶里加少量硝酸銀溶液，產生淺黃色沉淀。備注1這個反應是放熱的，加上苯和溴很容易揮發(fā)，因此在上述裝置里除了用長導管外，還在導管上增加放冷水的玻璃管，使冷凝回流的效果更好，減少苯和溴的消耗以及它們對環(huán)境的污染。2四氯化碳用來除去溴蒸氣。溴與苯的取代反應之三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，反應如下：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(fā)生極化，極化分子的正極原子可在與苯環(huán)上的一個氫原子發(fā)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、石蕊試紙、托盤天平、滴管、鐵架臺、膠管、玻璃導管、水槽、蒸留燒瓶、膠塞、量筒。操作實驗裝置如圖。（一）在干燥的蒸留燒瓶中，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，以便于加溴操作。（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(fā)生的顏色變化?？煞謩e使黑色和白色襯板增強直觀性。（三）用滴管從蒸餾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(fā)生取代反應，生成溴苯。（四）反應停止后，可向燒杯中滴入幾滴硝酸銀溶液，觀察溴化銀沉淀的生成，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堿溶液的燒杯里，用玻璃棒充分攪拌，觀察到液體顏色逐漸消失，靜置后，由于溴苯比水重，且不溶于水，沉于燒杯底部。純溴苯是無色的，所制得的溴苯因溶有少量溴而呈淡黃色。備注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，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、導管保持干燥。所用苯也應在實驗前幾天加無水氯化鈣進行干燥，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反應停止后，將液體倒入稀堿溶液中的目的是為了吸收剩余的溴，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、溴蒸氣回流。但經多次實驗證明，由于實驗用量少，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（或細玻璃管一端燒制成喇叭口），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(fā)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。實驗后用稀堿溶液吸收剩余的溴，有利于學生對溴苯的觀察。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，并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(fā)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，借以強調苯環(huán)的特性。苯與溴的取代反應之四原理同之一用品鐵架臺、燒瓶、漏斗、導管、U形管、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在燒瓶里先加入1mL溴，再逐滴加溴，在鐵釘附近有“沸騰”現(xiàn)象（反應不快可微微加熱）。產生的氣體依次通過U型管，使無色的苯變橙色，在硝酸銀溶液里生成淡黃色的溴化銀沉淀。3反應23min。實驗結束后，在分液漏斗里加入30mL5%的氫氧化鈉溶液，振蕩燒瓶（這時有倒吸現(xiàn)象）。然后在燒瓶里加冰水，靜置后倒去上層液體，沉在燒瓶底部的液體就是粗溴苯。備注1本實驗要防止污染環(huán)境?？梢圆扇∠铝写胧?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余的氣體。(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、擦干后要立即投入苯中，切不要在空氣里停留過久。3反應系統(tǒng)里不能有水，否則會影響反應速率。苯與溴的取代反應之五原理同之一用品具支試管、鐵架臺、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34cm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后，以4s一滴的速度滴入混合液。3片刻后，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實驗結束后，把硝酸銀溶液滴入錐形瓶里，有淺黃色的溴化銀沉淀生成。備注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(huán)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。苯與溴的取代反應這六原理同之一用品具支試管(25200mm)、錐形瓶、導管、鐵架臺、分液漏斗、吸耳球、抽濾瓶、鐵粉、石棉、1molL-1氫氧化鈉溶液、苯、溴苯混合液、硝酸銀溶液取25200mm具支試管改制成反應管，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。裝置如圖所示。操作1向反應管逐滴加入溴和苯的混合液，幾秒鐘內即可發(fā)生劇烈反應。產生的溴化氫氣體因混有溴蒸氣而略帶黃色。經苯洗滌后，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淀。312m