以苯的性質(zhì)為載體的實(shí)驗(yàn)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(zhì)為載體的實(shí)驗(yàn)考查進(jìn)行分析，立足于夯實(shí)必備知識(shí)，培養(yǎng)關(guān)鍵能力，落實(shí)化學(xué)核心素養(yǎng)，從而最終提升考生的學(xué)業(yè)成績.

關(guān)鍵詞：苯；實(shí)驗(yàn)考查；萃取；溴化；硝化；磺化

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2025）07-0125-03

苯是高中有機(jī)化學(xué)第一個(gè)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(tǒng)學(xué)習(xí)，苯既有飽和烴又有不飽和烴的性質(zhì).對比幾年高考，發(fā)現(xiàn)以苯的性質(zhì)為載體的實(shí)驗(yàn)考查高頻出現(xiàn).本文例析相關(guān)考點(diǎn)，以期為學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)能力，高效備考［1］.

1苯的萃取實(shí)驗(yàn)

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(shí)，水層從上口倒出

C．苯可萃取碘水中的碘可實(shí)現(xiàn)碘的富集

D．萃取后水層顏色變淺且在下層

實(shí)驗(yàn)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(jī)溶劑和萃取劑，Br2、I2等與苯、CCl4都為分子結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)溶質(zhì)從一種溶液轉(zhuǎn)移到另一種溶液中，關(guān)鍵還可以實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)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(shí)上層是有機(jī)層，下層為水層，水層被萃取后顏色變淺，分液時(shí)，下層液體從下口流出，上層液體從上口倒出.苯結(jié)構(gòu)中不含碳碳雙鍵，不能與酸性高錳酸鉀溶液、溴水、碘水反應(yīng)，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(shí)驗(yàn)

例2實(shí)驗(yàn)室制備溴苯，并驗(yàn)證HBr生成，下列實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1）和操作不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ?

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(yàn)HBr的生成

D．用裝置丁分離苯和溴苯

實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)室制備溴苯要檢查裝置的氣密性，裝置要求干燥，否則反應(yīng)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(yīng)過于劇烈.反應(yīng)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(dǎo)管冷凝回流提高原料的利用率，反應(yīng)放熱要放置于冷水浴中，防止溫度過高生成副產(chǎn)物二溴苯.生成的HBr在錐形瓶內(nèi)導(dǎo)管口附近出現(xiàn)白霧，導(dǎo)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(huì)生成黃色沉淀（AgBr）檢驗(yàn)產(chǎn)物HBr，得出發(fā)生取代反應(yīng)的結(jié)論，但在檢驗(yàn)之前要用CCl4除去溴蒸氣的干擾.產(chǎn)物溴苯因溶解了少量的Br2而呈紅褐色，用10% NaOH溶液進(jìn)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(diǎn)的不同，通過蒸餾將溴苯中溶解的未反應(yīng)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(shí)驗(yàn)

例3實(shí)驗(yàn)室制備硝基苯的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)為使反應(yīng)物受熱均勻、容易控制溫度

B．濃硫酸、濃硝酸和苯混合時(shí)，應(yīng)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(yīng)完全后，可通過分液得到粗硝基苯

解析溶液混合時(shí)，應(yīng)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(cuò)誤；其他選項(xiàng)說法均正確.

實(shí)驗(yàn)分析苯的硝化反應(yīng)在反應(yīng)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(dǎo)致的副反應(yīng)，苯和混酸不能互溶會(huì)分層，需要振蕩，使其混合均勻，反應(yīng)充分.濃硝酸和苯都是易揮發(fā)，使用長玻璃導(dǎo)管或冷凝管使其冷凝管回流.將反應(yīng)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(yīng)的苯，如果苯加入量過多，生成的硝基苯量較少時(shí)，會(huì)出現(xiàn)有機(jī)層在上層的現(xiàn)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(zhì).酸濃度比例、溫度、混勻與否和反應(yīng)時(shí)間都影響產(chǎn)物，副反應(yīng)一般有苯的多硝基化、苯的磺化反應(yīng)等.故例3答案選B.

4苯的磺化實(shí)驗(yàn)

例4苯磺酸鈉（

SO3Na

）可用于有機(jī)合成、洗滌助劑和農(nóng)藥等，實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)采用發(fā)煙硫酸磺化法制備，反應(yīng)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(jié)晶

SO3Na重結(jié)晶產(chǎn)品

已知：①苯磺酸是一元強(qiáng)酸，易溶于水，溶液為無色；

操作步驟：

苯的磺化反應(yīng).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(yīng)，當(dāng)c中無液體流下時(shí)，立即停止反應(yīng)；

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(xué)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(yīng)產(chǎn)生苯磺酸，由于濃硫酸的密度比苯大，為了使液體反應(yīng)物質(zhì)充分混合發(fā)生負(fù)，應(yīng)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(jù)儀器結(jié)構(gòu)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(yīng)產(chǎn)生苯磺酸和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

+H2SO4（濃）70～80 ℃

SO3H+H2O;

實(shí)驗(yàn)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(yīng)稱為磺化反應(yīng). 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(yīng)，發(fā)煙硫酸做磺化劑常溫下即可反應(yīng)，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)時(shí)間為4～8小時(shí)，并隨著SO3濃度的增加，反應(yīng)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(yīng)結(jié)束后，停止反應(yīng)后放涼，緩慢加入冰水，將反應(yīng)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(jié)晶、萃取等方法得到純品.苯的磺化反應(yīng)時(shí)，一定要保證干燥的苯以防止發(fā)生過多的副反應(yīng)，并要注意溶液的濃度、溫度和時(shí)間，以保證反應(yīng)的效率和產(chǎn)物的純度.

5結(jié)束語

以苯的性質(zhì)為載體的實(shí)驗(yàn)考查，試題考查既注重必備知識(shí)的基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性與創(chuàng)新性，更注重知識(shí)獲取能力、實(shí)踐操作能力、思維認(rèn)知能力等關(guān)鍵能力考查，是落實(shí)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)等化學(xué)核心素養(yǎng)的充分體現(xiàn).

參考文獻(xiàn)：

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

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