Question

19．對氯苯甲酸是一種藥物中間體，可用對氯甲苯為原料，通過高錳酸鉀氧化法制備．反應如下：
Ⅰ．$→_{催化劑}^{KMnO_{4}}$
Ⅱ．$\stackrel{H+}{→}$

有關化合物的物理性質如下表：

	熔點/℃	沸點/℃	密度/g•cmˉ3	顏色	水溶性
對氯甲苯	7.5	162	1.07	無色	難溶
對氯苯甲酸	243	275	1.54	白色	微溶
對氯苯甲酸鉀	具有鹽的通性，屬于可溶性鹽，溶解度隨溫度升高而增大

實驗步驟：
①在規(guī)格為250mL的三頸燒瓶（裝置A）中加入一定量的催化劑、適量KMnO₄、100mL水；
②如圖安裝好裝置，在分液漏斗（裝置C）中加入6.00mL對氯甲苯，加熱至93℃時，逐滴滴入對氯甲苯；
③控制溫度在93℃左右，反應2h后，過濾，洗滌濾渣，將洗滌液與濾液合并，加入稀硫酸酸化；
④加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，洗滌濾渣，干燥后稱量其質量為wg．
請回答下列問題：
（1）裝置B的名稱是冷凝管．
（2）下列有關實驗的說法不正確的是AB
A．量取6.00mL對氯甲苯可選用25mL堿式滴定管
B．裝置B中水流方向可從b口進a口出
C．控制溫度在93℃左右，最好采用水浴加熱
D．取步驟④最后一次洗滌液少量于試管中，向其中滴入BaCl₂溶液，可檢驗濾渣是否洗滌干凈
（3）步驟②中對氯甲苯的加入方法是逐滴加入而不是一次性加入，理由是減少對氯甲苯的揮發(fā)，提高原料利用率．
（4）步驟③中過濾的目的是除去MnO₂，濾液中加入稀硫酸酸化，可觀察到的實驗現(xiàn)象是產生白色沉淀．
（5）洗滌濾渣最合適的洗滌劑，步驟③是C，步驟④是B．
A．乙醇         B．冷水         C．熱水         D．濾液
（6）若用M₁表示對氯甲苯的式量、M₂表示對氯苯甲酸的式量，則本實驗產率的計算表達式為$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%（不要求計算）．

Answer 1

分析 一定量的對氯甲苯和適量KMnO₄在93℃反應一段時間后停止反應生成對氯苯甲酸鉀和二氧化錳，二氧化錳不溶于水，加入稀硫酸酸化，生成對氯苯甲酸，對氯苯甲酸屬于可溶性鹽，加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，洗滌濾渣得對氯苯甲酸，
（1）根據儀器的圖形判斷；
（2）A．對氯甲苯是一種優(yōu)良的有機溶劑，對橡膠制品有明顯的溶解腐蝕作用；
B．冷凝管應該是逆向通水；
C．水浴加熱受熱均勻；
D．因加入稀硫酸酸化，可能含有硫酸根離子，根據檢驗硫酸根離子的方法；
（3）少量逐滴加入對氯甲苯可減少對氯甲苯的揮發(fā)，從而提高原料利用率；
（4）二氧化錳不溶于水，過濾可除去；對氯苯甲酸鉀與稀硫酸反應生成對氯苯甲酸，對氯苯甲酸微溶于水，是白色沉淀；
（5）根據趁熱過濾得到對氯苯甲酸鉀以及對氯苯甲酸經冷卻結晶得到；
（6）根據關系式：～來計算．

解答 解：（1）由儀器的圖形可知，B為冷凝管；
故答案為：冷凝管；
（2）A．對氯甲苯是一種優(yōu)良的有機溶劑，對堿式滴定管上橡膠制品有明顯的溶解腐蝕作用，故A錯誤；
B．冷凝管應該是a進水b出水，使水與冷凝物充分接觸，故B錯誤；
C．控制溫度在93℃左右，最好采用水浴加熱，溶液受熱均勻，故C正確；
D．因加入稀硫酸酸化，可能含有硫酸根離子，所以取最后一次洗滌液少量于試管中，向其中滴入BaCl₂溶液，可檢驗濾渣是否洗滌干凈，故D正確；
故選AB．
（3）步驟②中對氯甲苯的加入方法是逐滴加入而不是一次性加入，理由是減少對氯甲苯的揮發(fā)，提高原料利用率；
故答案為：減少對氯甲苯的揮發(fā)，提高原料利用率；
（4）對氯甲苯和適量KMnO₄反應生成對氯苯甲酸鉀和二氧化錳，二氧化錳不溶于水，步驟③中過濾的目的是除去MnO₂，濾液中加入稀硫酸酸化，對氯苯甲酸鉀與稀硫酸反應生成對氯苯甲酸，對氯苯甲酸微溶于水，是白色沉淀；可觀察到的實驗現(xiàn)象是產生白色沉淀；
故答案為：除去MnO₂；產生白色沉淀；
（5）根據趁熱過濾得到對氯苯甲酸鉀以及對氯苯甲酸經冷卻結晶得到，所以洗滌濾渣最合適的洗滌劑，步驟③是熱水，步驟④是冷水；
故答案為：C；B；
（6）6.00mL對氯甲苯完全反應可以得到對氯苯甲酸xg，
則：：～
        M₁ M₂
       6.00×1.07          x
解得：x=$\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}$
而實驗制得wg對氯苯甲酸，所以本實驗產率的計算表達式為$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%；
故答案為：$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%．

點評 本題考查有機物的合成，為高考常見的題型，注意把握合成流程中的反應條件、已知信息等推斷各物質，熟悉有機物的結構與性質即可解答，題目難度中等．