Question

【題目】甲苯()是一種重要的化工原料，能用于生產(chǎn)苯甲醛()、苯甲酸()等產(chǎn)品。下表列出了有關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)：

名稱	性狀	熔點(℃)	沸點(℃)	相對密度 (d水=1g·cm－3)	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無色液體，易燃、易揮發(fā)	－95	110.6	0.8660	不溶	互溶
苯甲醛	無色液體	－26	179	1.0440	微溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	122.1	249	1.2659	微溶	易溶

注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶； 酸性：苯甲酸＞醋酸

實驗室可用如圖裝置模擬制備苯甲醛。實驗時先在三頸瓶中加入0.5g固態(tài)難溶性催化劑，再加入15mL冰醋酸(作溶劑不參加反應(yīng))和2mL甲苯，攪拌升溫至70℃ ，同時緩慢加入12mL過氧化氫，在此溫度下攪拌反應(yīng)3小時。請回答下列問題：

(1)裝置a的名稱是 ________，主要作用是 ________；三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________，此反應(yīng)的原子利用率理論上可達 ________(保留四位有效數(shù)字)。

(2)經(jīng)測定，反應(yīng)溫度過高時，苯甲醛的產(chǎn)量有所減少，可能的原因是 ________。

(3)反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫后，還應(yīng)經(jīng)過 ________、 ________

(填操作名稱)等操作，才能得到苯甲醛粗產(chǎn)品。

(4)實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應(yīng)時間時，會使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸。

①若想從混有苯甲酸的苯甲醛中分離出苯甲酸，正確的操作步驟是 ________ (按步驟順序填字母)。

a．對混合液進行分液 b．與適量碳酸氫鈉溶液混合振蕩

c．過濾、洗滌、干燥 d．水層中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH＝2

②若對實驗①中獲得的苯甲酸產(chǎn)品進行純度測定，可稱取1.500g產(chǎn)品，溶于乙醇配成100mL溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶，滴加2～3滴酚酞指示劑，然后用預(yù)先配好的0.1000mol·L－1 KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達滴定終點時消耗KOH溶液20.00mL。產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分數(shù)為 ________ (保留四位有效數(shù)字)。

③下列情況會使測定結(jié)果偏低的是 ________ (填字母)。

A．滴定終點時仰視讀取耗堿量

B．錐形瓶洗凈后還留有蒸餾水

C．配置KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液時俯視定容

D．堿式滴定管滴定前有氣泡，滴定終點時氣泡消失

Answer 1

【答案】球形冷凝管 冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率 66.25％或0.6625 H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應(yīng)的H2O2減少，影響產(chǎn)量 過濾 蒸餾 badc 81.33﹪或0.8133 C

【解析】

（1）由儀器a結(jié)構(gòu)可知為球形冷凝管，甲苯揮發(fā)會導(dǎo)致產(chǎn)率降低；
（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時還生成水；原子利用率=（預(yù)期產(chǎn)物的總質(zhì)量÷全部反應(yīng)物的總質(zhì)量）×100%；
（3）溫度過高時過氧化氫分解，實際參加反應(yīng)的過氧化氫質(zhì)量減小，影響產(chǎn)量；
（4）反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫時，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸；
（5）實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應(yīng)時間時，會使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸．
①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸；
②苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量，再計算產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分數(shù)；

③先分析錯誤操作對KOH的物質(zhì)的量的影響，再根據(jù)苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量分析純度測定的誤差。

（1）儀器a具有球形特征的冷凝管，名稱為為球形冷凝管，甲苯揮發(fā)會導(dǎo)致產(chǎn)率降低，冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)導(dǎo)致產(chǎn)率降低，

故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率；

（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時還生成水,反應(yīng)方程式為：，此反應(yīng)中原子利用率=×100%=66.25%；

故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率； ；66.25%；

（3）H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應(yīng)的H2O2減少，影響產(chǎn)量，

故答案為H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應(yīng)的H2O2減少，影響產(chǎn)量；

（4）反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫時，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸，

故答案為：過濾；蒸餾；

（5）實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應(yīng)時間時，會使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸。

①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸，再洗滌、干燥得到苯甲酸，故正確的操作步驟是：dacb，

故答案為：dacb；

②苯甲酸為一元酸，則根據(jù)酸堿中和滴定原理可知，其物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量，則1.500 g產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量為0.020 L×0.1 mol/L××122g/mol = 1.22 g，產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分數(shù)為×100% 81.33﹪或0.8133；

故答案為：81.33﹪或0.8133；

③

A. 滴定終點時仰視讀取耗堿量，導(dǎo)致V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，即KOH的物質(zhì)的量偏大，則苯甲酸的物質(zhì)的量偏大，使最終產(chǎn)品純度偏高，故A項錯誤；
B. 在錐形瓶中加水，對測定結(jié)果無影響，故B項錯誤；
C. 配置KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液時俯視定容，則導(dǎo)致V（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，即KOH的物質(zhì)的量偏小，則苯甲酸的物質(zhì)的量偏小，使最終產(chǎn)品純度偏低，故C項正確；
D. 堿式滴定管開始尖嘴處留有氣泡，達滴定終點時氣泡消失，即KOH的物質(zhì)的量偏大，則苯甲酸的物質(zhì)的量偏大，使最終產(chǎn)品純度偏高，故D項錯誤；
答案選C。