Question

2．苯甲酸應用廣泛．實驗室用甲苯的氧化制備苯甲酸，反應原理：
3─CH₃+6KMnO₄→3─COOK+6MnO₂+3KOH+3H₂O
─COOK+HCl→─COOH+KCl
反應試劑、產物的物理常數：

名稱	相對分子質量	性狀	熔點/℃	沸點/℃	密度/g•cm-3	溶解度
						水	乙醇	乙醚
甲苯	92	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	易溶	易溶
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要實驗裝置和流程如下（加熱裝置等略去）：
實驗方法：
一定量的甲苯和KMnO₄溶液置于圖1裝置中，在90℃時，反應一段時間，然后按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯．

（1）無色液體A的結構簡式為，操作Ⅱ為蒸餾．
（2）如果水層呈紫色，要先加亞硫酸氫鉀，然后再加入濃鹽酸酸化，加亞硫酸氫鉀的目的是除去未反應的高錳酸鉀氧化劑，否則用鹽酸酸化時會發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化，產生氯氣．
（3）下列關于儀器的組裝或者使用正確的是ABD．
A．圖2是抽濾，容器B可以省略
B．安裝電動攪拌器時，攪拌器下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸
C．圖1回流攪拌裝置應采用直接加熱的方法
D．圖2中儀器A是布氏漏斗
（4）除去殘留在苯甲酸中的甲苯應先加入NaOH溶液，分液，水層再加入濃鹽酸酸化，然后抽濾，干燥即可得到苯甲酸．
（5）證明白色固體B是純凈物測量白色固體B的熔點為122.4℃．
（6）證明苯甲酸是弱酸取0.01mol/L的苯甲酸溶液，測得pH＞2．

Answer 1

分析 一定量的甲苯和適量的KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如圖流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液體采用分液方法分離，根據實驗目的知，從而得到有機層和水層，有機層中含有甲苯、水層中含有苯甲酸，有機層中的甲苯采用蒸餾方法得到無色液體A，A是甲苯，將水層鹽酸酸化再蒸發(fā)濃縮，根據苯甲酸的溶解度知，得到的固體B是苯甲酸，
（1）A是甲苯；分離互溶且沸點不同的液體采用蒸餾方法；
（2）如果濾液呈紫色，說明高錳酸鉀過量，要先加亞硫酸氫鉀，將高錳酸鉀還原，否則濃鹽酸可能被氧化成氯氣；
（3）A．抽濾中可以直接接水泵；
B．為了防止攪拌棒下端打壞三頸燒瓶底或溫度計，因此不能與它們接觸；
C．圖1回流攪拌裝置應采用水浴加熱的方法；
D．抽濾中用布氏漏斗；
（4）甲苯與NaOH不反應，苯甲酸與NaOH反應生成苯甲酸鈉，分液，苯甲酸鈉溶液中加鹽酸可以制得苯甲酸；
（5）根據純凈物有固定的熔沸點；
（6）根據弱酸部分電離；

解答 解：一定量的甲苯和適量的KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如圖流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液體采用分液方法分離，根據實驗目的知，從而得到有機層和水層，有機層中含有甲苯、水層中含有苯甲酸，有機層中的甲苯采用蒸餾方法得到無色液體A，A是甲苯，將水層鹽酸酸化再蒸發(fā)濃縮，根據苯甲酸的溶解度知，得到的固體B是苯甲酸，
（1）A是甲苯，其結構簡式為：；有機層中物質互溶且沸點不同，所以可以采用蒸餾方法分離，則操作II為蒸餾
故答案為：；蒸餾；
（2）如果濾液呈紫色，說明高錳酸鉀過量，要先加亞硫酸氫鉀，除去未反應的高錳酸鉀，否則濃鹽酸酸化時可能被高錳酸鉀氧化成氯氣，
故答案為：除去未反應的高錳酸鉀氧化劑，否則用鹽酸酸化時會發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化，產生氯氣；
（3）A．抽濾中可以直接接水泵，容器B可以省略，故A正確；
B．為了防止攪拌棒下端打壞三頸燒瓶底或溫度計，因此不能與它們接觸，所以在攪拌時，攪拌棒下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸，故B正確；
C．沸水浴加熱便于控制溫度和使容器受熱均勻，圖1回流攪拌裝置應采用水浴加熱的方法，故C錯誤；
D．抽濾中用布氏漏斗，即圖2中儀器A是布氏漏斗，故D正確；
故選ABD；
（4）除去殘留在苯甲酸中的甲苯應先加入，應該先加NaOH溶液，甲苯與NaOH不反應，苯甲酸與NaOH反應生成苯甲酸鈉，分液，苯甲酸鈉溶液中加鹽酸可以制得苯甲酸，
故答案為：NaOH溶液；濃鹽酸酸化；
（5）固體B是苯甲酸，有固定的熔點122.4℃；
故答案為：可以測量白色固體B的熔點為122.4℃；
（6）證明苯甲酸是弱酸是取0.01mol/L的苯甲酸溶液，測得pH＞2；
故答案為：取0.01mol/L的苯甲酸溶液，測得pH＞2．

點評 本題考查了實驗方案設計、混合物的分離和提純，側重考查分析問題能力、計算能力，明確物質的性質是解本題關鍵，知道根據物質的性質選取合適的分離方法，題目難度中等．