怎樣做好苯酚與溴水反應實驗

摘 要：做好苯酚與溴水反應實驗，要求苯酚的溶液應該是極稀的；溴水的濃度要大一些；溴水一定要過量；當出現白色沉淀時立即停止加入溴水。

關鍵詞：苯酚； 溴水； 三溴苯酚

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）08-118-002

在中學化學教學中，安排了苯酚與溴水的演示實驗，很多教師只是演示一下就結束了，告訴同學們苯酚與溴水在常溫下可立即反應生成2，4，6-三溴苯酚白色沉淀，并未作更多解釋。可在演示實驗的時候由于溴水的量掌握得不好，有時加入的少了，得到的白色沉淀很快又消失了；有時加入的太多了，又得到了黃色的沉淀，而不是白色沉淀。這時學生容易產生疑問：為什么苯酚溶液要是極稀的溶液？為什么要滴入濃溴水？稀溴水行不行？濃溴水不滴入過量會怎樣？作為教師有必要把這些問題向學生解釋清楚，不然會誤導學生而失去了化學本身的科學性。筆者認為苯酚與溴水反應實驗應注意以下幾點：

一、苯酚的溶液應該是極稀的

根據苯酚的分子結構，由于酚羥基與芳環的P-π共軛效應，使芳環的電子云密度增加，以苯環來說，它使鄰對位的電子云密度增加最多，所以苯酚羥基是鄰對位定位基，使親電取代反應容易進行。苯酚與溴水在常溫下可立即反應生成2，4，6-三溴苯酚白色沉淀。這個反應非常靈敏，極稀的苯酚溶液（10μg/ml）也能與溴水反應生成沉淀，此反應常可作苯酚的鑒別和定量測定。教材上也是這樣說的，但不能把這句話絕對化，認為什么情況下反應都很靈敏，都會生成三溴苯酚白色沉淀，因為苯胺也能與溴水發生反應生成白色沉淀，另外，如果苯酚濃度過高，則因溴水的量不夠，也不能生成白色沉淀，這一點將在下面進行論述。

二、溴水的濃度要大一些，最好是飽和溴水

因為苯酚與溴水反應是置換反應，與它反應的是Br2分子，而常溫下溴的溶解度很小，20攝氏度時飽和溴水溶液的濃度為3.4%，如果溴水太稀，那么里面的溴分子Br2會發生歧化反應，生成HBr和HBrO，而不會與苯酚發生反應。另外，苯酚能溶解難溶于水的三溴苯酚，如溴的含量少，則生成的三溴苯酚量少，就會溶在苯酚里而使實驗現象不明顯或根本沒有沉淀出現。因此應使溴水的濃度盡量大些，實驗時必須用新配置的濃溴水，最好是飽和溴水，長期放置的溴水或溴水濃度較低時，則看不到實驗現象。

三、溴水的量一定要過量

這一點最重要。好多學生會問：溴水不足時會發生什么現象？其實，苯酚與溴水發生取代反應時，可能會生成多種溴代物，如鄰溴苯酚，對溴苯酚，2，4-二溴苯酚，2，6-二溴苯酚，2，4，6-三溴苯酚等，這此產物的溶解度都很小，都會沉淀出來。那么二者反應生成的產物就一定是三溴苯酚嗎？會不會還有其他溴代物呢？書上的實驗條件是稀苯酚溶液，濃溴水，那我就把苯酚與溴水按不同比例進行反應，并把產物用氣相色譜法進行分析，先將苯酚，鄰溴苯酚，對溴苯酚，2，4-二溴苯酚，2，6-二溴苯酚，2，4，6-三溴苯酚分別溶于乙醇，進行色譜分析，以便對比。根據反應的條件，過量溴水應該指的是溴水中的溴的物質的量達到或略超過苯酚的三倍，于是我分別將苯酚與溴水的物質的量按1：1、1：2和1：3進行實驗，實驗過程如下：

在100ml圓底燒瓶上安裝磁力攪拌裝置和25ml恒壓滴液漏斗。取10g苯酚加水成1000ml溶液，物質的量的濃度為0.106mol/L，取15.0g溴加水成500ml溶液，物質的量濃度為0.188mol/L，接近飽和。準確量取10ml稀苯酚溶液于反應瓶中，在室溫、密閉、磁力攪拌下逐滴加入一定體積的濃溴水，使苯酚與溴的物質的量的比分別為1：1、1：2和1：3，理論上溴水的體積應分別為5.64ml、11.28ml和16.92ml，但由于溴的揮發性，少量溴會揮發，經試驗后確定，實際每次多取0.20ml的溴水比較合適。可觀察到，反應過程中，滴入的溴水立即褪色，1：1時生成少量白色沉淀，但振蕩后立即消失，隨著溴水的增加，沉淀越來越多，當1：2時，生成較多白色沉淀，1：3時，生成了大量白色沉淀。每種比例的反應混合物經過色譜氣相分析得出所占百分比的情況如下：

1：1苯酚17.1、鄰溴苯酚13.5、對溴苯酚55.6、2，4-二溴苯酚11.7、2，6-二溴苯酚0、三溴苯酚2.1

1：2苯酚0、鄰溴苯酚0、對溴苯酚14.3、2，4-二溴苯酚68.8、2，6-二溴苯酚2.7、三溴苯酚14.2

1：3苯酚0、鄰溴苯酚0、對溴苯酚0、2，4-二溴苯酚0、2，6-二溴苯酚0、三溴苯酚100

我把苯酚溶液再稀釋十倍，這樣濃度就是0.1g/100ml，算是很稀的苯酚溶液了，再按上述方法進行實驗。結果，當1：1時，有很少量的白色沉淀生成，經氣相色譜分析證明該沉淀除含少量對溴苯酚外，大多是三溴苯酚；當1：2時，生成多數沉淀經氣相色譜分析證明為2，4-二溴苯酚和2，4，6-三溴苯酚的混合物，二者的物質的量所占百分比分別為8.8%和91.2%，三溴苯酚所占比重大；當1：3時生成的沉淀全部為2，4，6-三溴苯酚白色沉淀。

上述結果表明，苯酚溶液與不足量溴水發生反應，生成的白色沉淀是混合物，苯酚與溴水反應生成三溴苯酚是經過一系列中間溴代產物而逐步完成的。當滴入少量溴水時，也能與苯酚生成三溴苯酚，但三溴苯酚很快溶解在苯酚溶液里，所以一振蕩白色沉淀就消失了。隨著溴水的量的增加，由于一溴苯酚也很活潑，它與溴水繼續反應，生成二溴苯酚（2，4-二溴苯酚較多，2，6-二溴苯酚其次）和三溴苯酚，同時一溴苯酚變少。當1：2時，苯酚已全部耗盡，產物為幾種溴代酚的混合物，主要是2，4-二溴苯酚，其次是對溴苯酚和三溴苯酚。二溴苯酚也會繼續反應，當1：3時，幾乎全部定量生成三溴苯酚白色沉淀。

四、當出現白色沉淀時立即停止加入溴水

因為滴入過量濃溴水的話，多余的溴水會溶進三溴苯酚，并與之發生化學反應，生成黃色的2，4，4，6-四溴環己二烯酮沉淀，另外溴水本身顏色也是黃色的。所以演示實驗時如滴過量溴水沉淀就是黃色的而不是白色的了。這時可以滴入少許NaHSO3溶液（還原劑）中和溴水，使黃色褪去，此時觀察到的白色沉淀才是三溴苯酚沉淀。

由上所述，苯酚與溴水反應實驗的全過程應該是：在盛有少量稀苯酚溶液的試管中逐滴加入濃溴水，邊加邊振蕩，直至反應混合物剛由白色變為淺黃色（溴水稍過量），再滴入少許NaHSO3溶液直至產生的完全是白色沉淀。這時的沉淀就是三溴苯酚沉淀。

在教學時，實驗室做這個實驗時，所用的苯酚溶液的濃度通常都大于0.1%，有時甚至達到1%或2%，所以在苯酚溶液中滴加溴水，如溴水的量不足時，生成的白色沉淀不能認為就是三溴苯酚，而實際上是幾種溴代酚的混合物，只有溴水量足時，才100%生成三溴苯酚沉淀。這也就是為什么教材上要強調苯酚溶液要極稀，溴水濃度要高，最好是飽和溴水，并使溴水過量的原因了。教師在此處把這一反應的注意事項交代清楚，不僅回答了細心學生的疑問，也向學生展示了化學本身的科學性和嚴謹性，培養了學生們嚴謹求實，刻苦認真的學習態度。筆者認為，作為教師，有責任和義務這么做，而不是怕麻煩跳過去而誤導了學生。

參考文獻：

［1］北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研室編．無機化學，高等教育出版社（1992）

［2］東北師范大學，華南師范大學，上海師范大學，蘇州大學，廣西師范大學合編，曾昭瓊主編．有機化學，高等教育出版社（1979）