以苯的性質為載體的實驗考查分析

摘要：本文從苯做萃取劑，苯的溴化、硝化、磺化等以苯的性質為載體的實驗考查進行分析，立足于夯實必備知識，培養(yǎng)關鍵能力，落實化學核心素養(yǎng)，從而最終提升考生的學業(yè)成績.

關鍵詞：苯；實驗考查；萃取；溴化；硝化；磺化

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）07-0125-03

苯是高中有機化學第一個接觸的簡單芳香烴，并由此推開芳香烴及芳香族化合物的系統學習，苯既有飽和烴又有不飽和烴的性質.對比幾年高考，發(fā)現以苯的性質為載體的實驗考查高頻出現.本文例析相關考點，以期為學生夯實基礎，培養(yǎng)能力，高效備考［1］.

1苯的萃取實驗

例1已知ρ苯lt;ρ水，苯可萃取碘水中的碘，下列說法不正確的是（）.

A．碘在苯中的溶解度比在水中的大

B．萃取分液時，水層從上口倒出

C．苯可萃取碘水中的碘可實現碘的富集

D．萃取后水層顏色變淺且在下層

實驗分析苯是一種易揮發(fā)、有毒、密度比水小、難溶于水的無色油狀液體，是常用的有機溶劑和萃取劑，Br2、I2等與苯、CCl4都為分子結構高度對稱的非極性分子，符合相似相容.萃取原理利用Br2、I2等在苯中的溶解度比在水中的大，萃取過程不僅實現溶質從一種溶液轉移到另一種溶液中，關鍵還可以實現溶質的富集，苯與CCl4互溶，無法用CCl4萃取來苯中的溴.苯密度小于水，苯萃取時上層是有機層，下層為水層，水層被萃取后顏色變淺，分液時，下層液體從下口流出，上層液體從上口倒出.苯結構中不含碳碳雙鍵，不能與酸性高錳酸鉀溶液、溴水、碘水反應，苯與溴水、碘水只發(fā)生萃取過程，為物理變化.

故例1答案選B.

2苯的溴化實驗

例2實驗室制備溴苯，并驗證HBr生成，下列實驗裝置（如圖1）和操作不能達到實驗目的的是（）.

A．只旋開裝置甲中恒壓滴液漏斗的活塞，即可使苯和溴混合液順利滴入燒瓶中

B．裝置乙盛放CCl4以除去HBr氣體中混有的Br2

C．向裝置丙中滴加幾滴AgNO3溶液可檢驗HBr的生成

D．用裝置丁分離苯和溴苯

實驗分析實驗室制備溴苯要檢查裝置的氣密性，裝置要求干燥，否則反應困難.恒壓滴液漏斗可平衡氣壓，旋開裝置中活塞，可使苯和溴混合均勻冷卻后順利滴入燒瓶中，加入鐵屑，不宜用鐵粉代替，防止反應過于劇烈.反應中液體呈沸騰狀態(tài)，苯與液溴都易揮發(fā)，利用冷凝管、長導管冷凝回流提高原料的利用率，反應放熱要放置于冷水浴中，防止溫度過高生成副產物二溴苯.生成的HBr在錐形瓶內導管口附近出現白霧，導管不能插入液面以下以防倒吸.在吸收HBr的蒸餾水中滴加紫色石蕊試劑變紅，也可用硝酸酸化的AgNO3溶液，會生成黃色沉淀（AgBr）檢驗產物HBr，得出發(fā)生取代反應的結論，但在檢驗之前要用CCl4除去溴蒸氣的干擾.產物溴苯因溶解了少量的Br2而呈紅褐色，用10% NaOH溶液進行洗滌，除去Br2和催化劑FeBr3，過濾，濾液分層后分液，然后利用沸點的不同，通過蒸餾將溴苯中溶解的未反應的苯除去，得到純凈的無色透明的油狀液體，密度比水大的溴苯，故例2答案選D.

3苯的硝化實驗

例3實驗室制備硝基苯的實驗裝置如圖2所示（夾持裝置已略去）.下列說法不正確的是（）.

A．水浴加熱的優(yōu)點為使反應物受熱均勻、容易控制溫度

B．濃硫酸、濃硝酸和苯混合時，應向濃硫酸中加入濃硝酸，待冷卻至室溫后，再將苯逐滴滴入

C．儀器a的作用是冷凝回流，提高原料的利用率

D．反應完全后，可通過分液得到粗硝基苯

解析溶液混合時，應向濃硝酸中加入密度大濃硫酸，待冷卻至室溫后，再將所得混合物加入苯中，B錯誤；其他選項說法均正確.

實驗分析苯的硝化反應在反應容器中加入藥品順序是濃硝酸→濃硫酸（冷卻）→苯，苯分次且逐滴緩慢地加入，控制水浴溫度50～60 ℃均勻加熱，防止溫度過快上升而導致的副反應，苯和混酸不能互溶會分層，需要振蕩，使其混合均勻，反應充分.濃硝酸和苯都是易揮發(fā)，使用長玻璃導管或冷凝管使其冷凝管回流.將反應完的混合溶液倒入水中，觀察到分層，上層是混酸溶液溶有NO2呈黃色，下層溶有NO2呈淡黃色油狀液體是硝基苯和硝基苯中溶有未反應的苯，如果苯加入量過多，生成的硝基苯量較少時，會出現有機層在上層的現象.粗硝基苯除雜的步驟是：水洗→堿洗→水洗→CaCl2干燥→蒸餾.水洗和堿洗，除去溶解的NO2、硝酸、硫酸、苯磺酸，再水洗除去堿，加CaCl2干燥吸水，蒸餾除苯等其他雜質.酸濃度比例、溫度、混勻與否和反應時間都影響產物，副反應一般有苯的多硝基化、苯的磺化反應等.故例3答案選B.

4苯的磺化實驗

例4苯磺酸鈉（

SO3Na

）可用于有機合成、洗滌助劑和農藥等，實驗室模擬工業(yè)生產采用發(fā)煙硫酸磺化法制備，反應途徑如下：

發(fā)煙硫酸70～80 ℃

SO3H

Ca（OH）2

（SO3）2CaNa2CO3過濾濾液

蒸發(fā)結晶

SO3Na重結晶產品

已知：①苯磺酸是一元強酸，易溶于水，溶液為無色；

操作步驟：

苯的磺化反應.裝置如圖3所示（加熱裝置省略），裝入藥品，通冷凝水，向燒瓶中緩慢加入b中試劑，稍冷后水浴加熱充分反應，當c中無液體流下時，立即停止反應；

回答下列問題：

（1）儀器b中盛裝的試劑是，儀器c的名稱是.

（2）由苯生成苯磺酸的化學方程式為（發(fā)煙硫酸用濃H2SO4表示）.

解析（1）苯與發(fā)煙硫酸在70～80 ℃條件下發(fā)生取代反應產生苯磺酸，由于濃硫酸的密度比苯大，為了使液體反應物質充分混合發(fā)生負，應該先向三頸燒瓶中加入苯，然后由恒壓滴液漏斗向其中加入發(fā)煙硫酸，則儀器b中盛裝的試劑是發(fā)煙硫酸；根據儀器結構可知儀器c的名稱是球形冷凝管；

（2）苯與發(fā)煙硫酸混合加熱70～

80" ℃發(fā)生取代反應產生苯磺酸和H2O，反應的化學方程式為

+H2SO4（濃）70～80 ℃

SO3H+H2O;

實驗分析苯分子等芳香烴中的氫原子被硫酸分子里的磺酸基（-SO3H）所取代的反應稱為磺化反應. 磺化過程中磺酸基取代碳原子上的氫稱為直接磺化，取代碳原子上的鹵素原子或硝基稱為間接磺化.用濃度為2～4 mol/L的濃硫酸做磺化劑需加熱下反應，發(fā)煙硫酸做磺化劑常溫下即可反應，并持續(xù)攪拌，反應時間為4～8小時，并隨著SO3濃度的增加，反應速率加快.苯磺酸溶于水和乙醇，微溶于苯，不溶于二硫化碳和乙醚，反應結束后，停止反應后放涼，緩慢加入冰水，將反應物中剩余的硫酸、苯和水蒸氣等，通過用稀氫氧化鈉溶液洗滌、變成苯磺酸鈉，分液后加酸，即可又得到苯磺酸而除去苯，結晶、萃取等方法得到純品.苯的磺化反應時，一定要保證干燥的苯以防止發(fā)生過多的副反應，并要注意溶液的濃度、溫度和時間，以保證反應的效率和產物的純度.

5結束語

以苯的性質為載體的實驗考查，試題考查既注重必備知識的基礎性、應用性、綜合性與創(chuàng)新性，更注重知識獲取能力、實踐操作能力、思維認知能力等關鍵能力考查，是落實科學探究與創(chuàng)新意識等化學核心素養(yǎng)的充分體現.

參考文獻：

［1］"中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準（2017版2020年修訂）[M].北京：人教教育出版社，2020：3.

［責任編輯：季春陽］