Question

【題目】苯甲酸（）廣泛應用于制藥和化工行業(yè)。某小組同學嘗試利用甲苯()的氧化反應制備苯甲酸，反應原理為：

+2KMnO4+KOH+2MnO2↓+H2O

+HCl+KCl

相關物質(zhì)的部分信息如下表：

名稱	相對分子質(zhì)量	性狀	熔點/℃	沸點/℃	密度 /gmL-1	溶解度
						4℃冷水	75℃熱水
甲苯	92	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.87	不溶	不溶
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4	248	1.27	0.18	2.20

實驗裝置（部分夾持裝置已略去）和流程如下：

請回答：

（1）裝置一中A的名稱為___，在本實驗中，下列規(guī)格的A中最合適的是___（填字母）。

A．50 mL B．100mL C．150 mL D．250 mL

（2）相對于用酒精燈直接加熱，用熱水浴加熱的優(yōu)點是_____。

（3）判斷甲苯被氧化完全的實驗現(xiàn)象是_____。

（4）抽濾可利用裝置二完成，抽濾的優(yōu)點是____。抽濾1后洗滌固體應選___（填序號，下同），抽濾2后洗滌固體應選_____。

A．4 °C冷水 B．75 °C熱水 C．A和B均可

（5）混合液A中加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是_____，若不加入，產(chǎn)生的主要問題是____。

（6）純化固體時可采用的物理方法的名稱是___。

（7）若加入1.4 mL甲苯，純化后所得產(chǎn)品的質(zhì)量為1.0 g，則苯甲酸的產(chǎn)率為___。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 D 便于控制溫度且受熱均勻 三頸燒瓶內(nèi)液體不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠 得到的沉淀較干燥且過濾速度快 B A 除去過量的高錳酸鉀 鹽酸酸化時會產(chǎn)生氯氣 重結晶法 61.7%

【解析】

由反應原理可知，1mol甲苯與2molKMnO4反應，生成1mol苯甲酸鉀。由題給數(shù)據(jù)可知，1.2g甲苯消耗4.1g高錳酸鉀，題中高錳酸鉀過量。

分析實驗流程，可知甲苯、水和高錳酸鉀反應回流后，所得混合液A為苯甲酸鉀、甲苯、水、高錳酸鉀和二氧化錳的混合液，加入飽和的亞硫酸氫鈉，可除去過量的高錳酸鉀，之后可得混合液B，可知混合液B的成分為：苯甲酸鉀、二氧化錳、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸錳和水。將混合液B趁熱抽濾，用少量熱水洗滌濾渣，除去MnO2，得到的混合液C為：苯甲酸鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸錳和水的混合物。合并濾液和洗滌液。于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化，至苯甲酸析出完全，將析出的苯甲酸減壓過濾，用少量冷水洗滌，擠壓去水分，將制得的固體提純可到到較為純凈的苯甲酸。據(jù)此進行分析。

（1）由實驗裝置圖可知，A裝置為三頸燒瓶。根據(jù)加熱時，蒸餾燒瓶內(nèi)的液體不得超過燒瓶容積的，可知實驗中規(guī)格為250mL的三頸燒瓶最合適，答案為：三頸燒瓶；D；

（2）相比酒精燈直接加熱，水浴加熱物質(zhì)受熱均勻且便于控制溫度。答案為：便于控制溫度且受熱均勻；

（3）甲苯不溶于水，密度比水小，當其完全被氧化時，溶液中有機層消失，可看到三頸燒瓶中沒有分層現(xiàn)象，且回流液沒有油珠。故答案為：三頸燒瓶內(nèi)液體不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠；

（4）抽濾是利用真空泵或抽氣泵將吸濾瓶瓶中的空氣抽走而產(chǎn)生負壓，使過濾速度加快，并能使沉淀抽得較干燥；抽濾1后所得的固體為MnO2，為減少苯甲酸鉀的損失，可用75℃洗滌MnO2固體，抽濾2后的固體用4℃的冷水洗滌，促進苯甲酸的析出。答案為：得到的沉淀較干燥且過濾速度快；B；A；

（5）混合液A中加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是除去過量的高錳酸鉀，若不加入，在濃鹽酸酸化步驟中，高錳酸鉀會與鹽酸發(fā)生氧化反應，生成氯氣。答案為：除去過量的高錳酸鉀；鹽酸酸化時會產(chǎn)生氯氣；

（6）由題給信息可知，要得到純凈的苯甲酸，可在水中進行重結晶。答案為：重結晶；

（7）根據(jù)題給信息，1.4mL甲苯，其質(zhì)量為，根據(jù)反應方程式，有：～

則：，可得m()=1.62g，

苯甲酸的產(chǎn)率為。答案為：61.7%。