Question

德國化學家凱庫勒認為：苯分子是由6個碳原子以單雙鍵相互交替結合而成的環狀結構。為了驗證凱庫勒有關苯環的觀點，甲同學設計了如下實驗方案。

① 按如圖所示的裝置圖連接好各儀器；
②檢驗裝置的氣密性；
③在A中加入適量的苯和液溴的混合液體，再加入少量鐵粉，塞上橡皮塞，打開止水夾K₁、K₂、K₃；
④待C中燒瓶收集滿氣體后，將導管b的下端插入燒杯里的水中，擠壓預先裝有水的膠頭滴管的膠頭，觀察實驗現象。
請回答下列問題。
(1)A中所發生反應的反應方程式為_____________________，
能證明凱庫勒觀點錯誤的實驗現象是_____________________________;
(2)裝置B的作用是____________________；
(3)C中燒瓶的容積為500 mL，收集氣體時，由于空氣未排盡，最終水未充滿燒瓶，假設燒瓶中混合氣體對H₂的相對密度為37.9，則實驗結束時，進入燒瓶中的水的體積為________mL(空氣的平均相對分子質量為29);
(4)實驗前應對A、B、C三個裝置的氣密性進行逐一檢查，則檢查裝置C氣密性的方法為_______________________________________。

Answer 1

（10分）(1)           C中產生“噴泉”現象
(2) 除去未反應的溴蒸氣和苯蒸氣　   (3)450
(4)關閉K₂，打開K₃，將裝置C中導管b的下端插入水中，雙手捂熱燒瓶，若觀察到導管口有氣泡產生，則說明裝置C的氣密性良好

解析試題分析：（1）苯與液溴在溴化鐵做催化劑的條件下生成溴苯和溴化氫，苯分子里的氫原子被溴原子所代替，反應的方程式是。該反應是取代反應，不是加成反應，所以苯分子中不存在碳碳單雙鍵交替，所以凱庫勒觀點錯誤。由于生成的溴化氫極易溶于水，所以C中產生“噴泉”現象。
（2）由于反應放熱，苯和液溴均易揮發，苯和溴極易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去溴化氫氣體中的溴蒸氣和苯，以防干擾檢驗H⁺和Br^－。
（3）燒瓶中混合氣體對H₂的相對密度為37.9，則燒瓶中氣體的平均相對分子質量是37.9×2＝75.8。由于空氣和溴化氫的相對分子質量分別是81和29，則燒瓶中溴化氫和空氣的體積之比是，所以溴化氫的體積分數是，因此實驗結束時，進入燒瓶中的水的體積為500ml×90%＝450ml。
（4）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞，所以檢查裝置C的氣密性的操作為先關閉K₂，打開K₃，將裝C中的b導管插入水中，雙手握住燒瓶，若觀察到b導管口有氣泡產生，則裝置C的氣密性好。
考點：考查苯的結構、性質以及苯性質實驗探究的有關判斷
點評：本題以實驗為載體考查了有機物苯的性質，屬于中等難度的試題。有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計能力和動手操作能力，有助于提升學生的學科素養。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。