Question

8．硝基苯是重要的精細(xì)化工原料，是醫(yī)藥和染料的中間體，還可做有機(jī)溶劑．制備硝基苯的過程如下：
①配制混酸：組裝如圖反應(yīng)裝置．取100 mL燒杯，用20 mL濃硫酸與濃硝酸18 mL配制混和酸，加入漏斗中．把18 mL苯加入三頸燒瓶中．
②向室溫下的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混和均勻．
③在50-60℃下發(fā)生反應(yīng)，直至反應(yīng)結(jié)束．
④除去混和酸后，粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和10%Na₂CO₃溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌得到粗產(chǎn)品．
已知（1）+HNO₃（濃）$→_{98%濃H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O

（2）可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	密度（20℃）/g•cm-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	難溶于水
1，3-二硝基苯	89	301	1.57	微溶于水
濃硝酸		83	1.4	易溶于水
濃硫酸		338	1.84	易溶于水

請(qǐng)回答下列問題：
（1）配置混酸應(yīng)先在燒杯中先加入濃硝酸．
（2）恒壓滴液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是可以保持漏斗內(nèi)壓強(qiáng)與發(fā)生器內(nèi)壓強(qiáng)相等，使漏斗內(nèi)液體能順利流下．
（3）實(shí)驗(yàn)裝置中長(zhǎng)玻璃管可用冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）代替（填儀器名稱）．
（4）反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)品在液體的下層（填“上”或者“下”），分離混酸和產(chǎn)品的操作方法為分液．
（5）用10%Na₂CO₃溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時(shí)，怎樣驗(yàn)證液體已洗凈？取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈．
（6）為了得到更純凈的硝基苯，還須先向液體中加入氯化鈣除去水，然后蒸餾，最終得到17.5g硝基苯，則硝基苯的產(chǎn)率為70%（保留兩位有效數(shù)字）．若加熱后，發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)采取的操作是停止加熱，待冷卻后加入．

Answer 1

分析 （1）將濃硝酸倒入燒杯中，濃硫酸沿著燒杯內(nèi)壁緩緩注入，并不斷攪拌，如果將濃硝酸加到濃硫酸中可能發(fā)生液體飛濺的情況；
（2）恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，使氨水順利滴下；
（3）苯、濃硝酸沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，長(zhǎng)玻璃管能冷凝回流揮發(fā)的苯、濃硝酸，據(jù)此選擇替代儀器；
（4）具有苦杏仁味的硝基苯的密度比水大，分離互不相溶的液態(tài)，采取分液操作；
（5）反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，需要除去，用10%Na₂CO₃溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌，未洗凈晶體表面含有碳酸根離子，檢驗(yàn)最后一次洗滌液即可；
（6）要得到純凈的硝基苯，粗產(chǎn)品依次用蒸餾水、10%Na₂CO₃溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌，最后用無水CaCl₂干燥、蒸餾，從而得到純硝基苯；由于18 mL苯的密度為0.88g•cm^-3，故其質(zhì)量為18×0.88=15.84g，根據(jù)反應(yīng)+HNO₃（濃）$→_{98%濃H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O進(jìn)行計(jì)算硝基苯的質(zhì)量，再計(jì)算產(chǎn)率；給液體加熱加入沸石可以防止瀑沸，若加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)冷卻后補(bǔ)加．

解答 解：（1）濃硫酸密度大于濃硝酸，應(yīng)將濃硝酸倒入燒杯中，濃硫酸沿著燒杯內(nèi)壁緩緩注入，并不斷攪拌，如果將濃硝酸加到濃硫酸中可能發(fā)生液體飛濺，
故答案為：濃硝酸；
（2）和普通分液漏斗相比，恒壓滴液漏斗上部和三頸燒瓶氣壓相通，可以保證恒壓滴液漏斗中的液體順利滴下，
故答案為：可以保持漏斗內(nèi)壓強(qiáng)與發(fā)生器內(nèi)壓強(qiáng)相等，使漏斗內(nèi)液體能順利流下；
（3）長(zhǎng)玻璃管作用是導(dǎo)氣、冷凝回流，該實(shí)驗(yàn)中可以冷凝回流揮發(fā)的濃硝酸以及苯使之充分反應(yīng)，減少反應(yīng)物的損失，提高轉(zhuǎn)化率，可用冷凝管或球形冷凝管或直行冷凝管替代，
故答案為：冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）；
（4）硝基苯是油狀液體，與水不互溶，密度比水大，在下層，分離互不相溶的液態(tài)，采取分液操作，
故答案為：下；分液；
（5）反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，用10%Na₂CO₃溶液洗滌除去粗產(chǎn)品中殘留的酸，之后再用蒸餾水洗滌，如果晶體未洗凈含有碳酸根離子，取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈；
（6）用蒸餾水洗滌，硝基苯中含有水，用無水CaCl₂干燥，然后將較純的硝基苯進(jìn)行蒸餾，得到純硝基苯；由于18 mL苯的密度為0.88g•cm^-3，故其質(zhì)量為18×0.88=15.84g，根據(jù)反應(yīng)+HNO₃（濃）$→_{98%濃H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O，可知硝基苯的質(zhì)量=$\frac{123×15.84}{78}$≈25g，故硝基苯的產(chǎn)率為$\frac{17.5}{25}×100%$=70%；給液體加熱加入沸石可以防止瀑沸，若加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)冷卻后補(bǔ)加，
故答案為：氯化鈣；70%；停止加熱，待冷卻后加入．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查硝基苯的制取、物質(zhì)的分離方法及產(chǎn)率的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，為高考的高頻題，試題綜合性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)較全面，正確理解制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>