Question

【題目】芳香化合物在催化劑催化下與鹵代烴發(fā)生取代反應(yīng)稱為Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)。某科研小組以苯和氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]為反應(yīng)物，無(wú)水AlCl3為催化劑條件下制備叔丁基苯（）。反應(yīng)如下：

。

已知：

（1）AlCl3：熔點(diǎn)：190 C，沸點(diǎn)：180 C，遇水極易潮解并產(chǎn)生白色煙霧，微溶于苯。

（2）苯：M=78g/mol，ρ：0.88g/cm3，沸點(diǎn)：80.1 C，難溶于水，易溶于乙醇。

（3）氯代叔丁烷M=92.5g/mol，ρ：1.84g/cm3，沸點(diǎn)：51.6 C，難溶于水，可溶于苯。

（4）叔丁基苯：M=134g/mol，ρ：0.87g/cm3，沸點(diǎn)：169 C，難溶于水，易溶于苯。

I、如圖是實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水AlCl3的實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）選擇合適的裝置制備無(wú)水AlCl3正確的連接順序?yàn)椋?/span>_____________________（寫導(dǎo)管口標(biāo)號(hào)）。

（2）寫出B裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________。

（3）能否將E裝置替換成C裝置：______（填“能”或“不能”）理由：__________。

II、實(shí)驗(yàn)室制取叔丁基苯裝置如圖：

在三頸燒瓶中加入50mL的苯和適量的無(wú)水AlCl3，由恒壓漏斗滴加氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]10mL，一定溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，將反應(yīng)后的混合物依次用稀鹽酸、5%Na2CO3溶液、H2O洗滌分離，在所得產(chǎn)物中加入少量無(wú)水MgSO4固體，靜置，過(guò)濾，蒸餾得叔丁基苯20g。

（4）儀器A的名稱為_______，B中試劑是堿石灰，其作用是_____________________，使用恒壓漏斗的優(yōu)點(diǎn)是__________________________。

（5）用H2O洗滌的目的是______________，加無(wú)水MgSO4固體的作用是______________。

（6）叔丁基苯的產(chǎn)率為____________。（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 d、e、f、g、h、i、j、c MnO2+4H++2Cl—Mn2++Cl2↑+2H2O 不能 濃硫酸只能防止外界的水蒸氣進(jìn)入，但不能吸收多余的尾氣氯氣 冷凝管 防止水蒸氣進(jìn)入，吸收HCl 使液體順利滴下 洗去Na2CO3 干燥 74.9%（或75.0%）

【解析】（1）反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣在除去氯化氫和水蒸氣后，得到干燥的氯氣和鋁反應(yīng)，由于氯化鋁易升華，產(chǎn)生氯化鋁顆粒易堵塞導(dǎo)氣管，應(yīng)該用F裝置而不用A裝置，根據(jù)信息可知AlCl3遇水極易潮解并產(chǎn)生白色煙霧，所以最后必須用E裝置吸收多余的氯氣和外界的水蒸氣；制備無(wú)水AlCl3正確的連接順序?yàn)閐、e、f、g、h、i、j、c；正確答案：d、e、f、g、h、i、j、c。

（2）二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式：MnO2+4H++2Cl—=Mn2++Cl2↑+2H2O；正確答案：MnO2+4H++2Cl—=Mn2++Cl2↑+2H2O。

（3）濃硫酸只能防止外界的水蒸氣進(jìn)入，但不能吸收多余的尾氣氯氣；正確答案：不能；濃硫酸只能防止外界的水蒸氣進(jìn)入，但不能吸收多余的尾氣氯氣。

（4）儀器A的名稱為冷凝管；有機(jī)物發(fā)生取代反應(yīng)生成氯化氫氣體，氯化鋁催化劑必須在無(wú)水的環(huán)境下進(jìn)行，因此B中試劑是堿石灰其作用是防止水蒸氣進(jìn)入，吸收HCl；使用恒壓漏斗的優(yōu)點(diǎn)是使液體順利滴下；正確答案：冷凝管；防止水蒸氣進(jìn)入，吸收HCl；使液體順利滴下。

（5）用水洗去前面加入的碳酸鈉溶液；加無(wú)水MgSO4固體的作用是吸收水，起到干燥作用；正確答案：洗去Na2CO3；干燥。

（6）根據(jù)反應(yīng)可知，1摩爾氯代叔丁烷參與反應(yīng)，理論上產(chǎn)生1摩爾叔丁基苯；氯代叔丁烷的量為（10×1.84）/92.5=0.199mol, 產(chǎn)生叔丁基苯的量為0.199mol,質(zhì)量為0.199×134=26.66g，叔丁基苯的產(chǎn)率為20/26.66×100%=75.0%；正確答案：74.9%（或75.0%）。