Question

6．間硝基苯胺（Mr=128）是一種重要的染料中間體．它是一種黃色針狀結(jié)晶，微溶于水，隨溫度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇．間硝基苯胺可選用間二硝基苯與堿金屬多硫化物進(jìn)行選擇性還原，其反應(yīng)式如圖1：

已知：R-NH₂+H⁺→R-NH₃⁺
實(shí)驗(yàn)步驟：
①在100mL錐形瓶中加入8g結(jié)晶硫化鈉與30mL水，攪拌溶解．再加入2g硫黃粉，緩緩加熱并不斷攪拌到硫黃粉全部溶解，冷卻后備用．
②在150mL三頸燒瓶中加入4.74g間二硝基苯（Mr=158）與40mL水，安裝機(jī)械攪拌裝置、滴液漏斗和回流冷凝管如圖2所示，將步驟①配制的多硫化鈉溶液加入滴液漏斗．
③加熱三頸燒瓶至瓶?jī)?nèi)微微沸騰，開動(dòng)攪拌使間二硝基苯與水形成懸浮液．慢慢滴加多硫化鈉溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌回流30min．移去熱源，用冷水浴使反應(yīng)物迅速冷卻到室溫后，減壓過(guò)濾，濾餅洗滌三次．
④在150mL某容器中配制稀鹽酸（30mL水加7mL濃鹽酸），將上述粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)移進(jìn)該容器，加熱并用玻璃棒攪拌，使間硝基苯胺溶解，冷卻到室溫后減壓過(guò)濾．
⑤冷卻濾液，在攪拌下滴加過(guò)量濃氨水到pH=8，濾液中逐漸析出黃色的間硝基苯胺．
⑥冷卻到室溫后減壓過(guò)濾，洗滌濾餅到中性，抽干，產(chǎn)物重結(jié)晶提純，在紅外燈下干燥，稱重，得2.56g．
回答下列問(wèn)題：
（1）滴液漏斗較普通分液漏斗的優(yōu)點(diǎn)保持恒壓，便于液體順利留下；第④步中配制稀鹽酸的容器名稱為燒杯．
（2）間二硝基苯和間硝基苯胺都有毒，因此該實(shí)驗(yàn)應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行．
（3）在鐵和鹽酸作用制得初生態(tài)氫原子（還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于堿金屬多硫化物）也可以將硝基還原為氨基，卻未被采用，其可能原因?yàn)殍F和鹽酸作用還原性強(qiáng)，不具有選擇性．
（4）第④步用鹽酸溶解粗產(chǎn)品，而不用水的原因間硝基苯胺微溶于水，但可與鹽酸作用可以形成鹽溶于水中．
（5）第③步中濾餅洗滌三次，可選用的洗滌劑為A；第⑥步產(chǎn)物要進(jìn)行重結(jié)晶，可選用的試劑為B．
A．冷水　　　B．熱水　　　C．乙醚　　　D．乙醇
（6）第③步中，攪拌使間二硝基苯與水形成懸浮液后再滴加多硫化鈉溶液，其原因?yàn)樵龃蠼佑|面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率．
（7）第⑥步中要將濾餅洗滌到中性，檢驗(yàn)方法為用玻璃棒蘸取最后一次洗滌液，滴在pH試紙中央，測(cè)定pH，若pH=7，說(shuō)明已經(jīng)洗滌到中性．
（8）該反應(yīng)的產(chǎn)率為66.7%．

Answer 1

分析 （1）恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，可以使三頸燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)與漏斗中的壓強(qiáng)相等，使多硫化鈉溶液順利滴下；配制一般溶液時(shí)用燒杯即可；
（2）有毒物質(zhì)或產(chǎn)生有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行；
（3）有機(jī)分子去氧加氫為還原反應(yīng)，根據(jù)題干信息鐵和鹽酸作用制得初生態(tài)氫原子（還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于堿金屬多硫化物），還原性強(qiáng)，不具有選擇性，未必能將硝基還原為氨基，得不到想要的產(chǎn)品；
（4）間硝基苯胺為有機(jī)物，微溶于水，第④步用鹽酸溶解粗產(chǎn)品，間硝基苯胺可與鹽酸作用可以形成鹽溶于水中；
（5）濾餅洗滌三次，洗去表面的雜質(zhì)，根據(jù)信息知間硝基苯胺微溶于水，隨溫度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇，所以選擇冷水洗滌，第⑥步產(chǎn)物要進(jìn)行重結(jié)晶，需將粗產(chǎn)品溶解，用熱水，不能用有機(jī)物，不便于重結(jié)晶；
（6）第③步中，攪拌使間二硝基苯與水形成懸浮液后再滴加多硫化鈉溶液，增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率；
（7）檢驗(yàn)溶液為中性，用PH試紙檢驗(yàn)，取最后一次洗滌液檢驗(yàn)檢驗(yàn)呈中性，說(shuō)明濾餅洗滌到中性；
（8）根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量}{理論產(chǎn)品質(zhì)量}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）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；配制溶液需要在燒杯中進(jìn)行，
故答案為：保持恒壓，便于液體順利流下；燒杯；
（2）有毒物質(zhì)或產(chǎn)生有毒物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，防止安全事故產(chǎn)生，故答案為：通風(fēng)櫥；
（3）間硝基苯胺可選用間二硝基苯與堿金屬多硫化物進(jìn)行選擇性還原，鐵和鹽酸作用制得初生態(tài)氫原子（還原性遠(yuǎn)強(qiáng)于堿金屬多硫化物），還原性強(qiáng)，不具有選擇性，未必能將硝基還原為氨基，得不到想要的產(chǎn)品，所以不選，
故答案為：鐵和鹽酸作用還原性強(qiáng)，不具有選擇性；
（4）第④步用鹽酸溶解粗產(chǎn)品，是因?yàn)殚g硝基苯胺可與鹽酸作用可以形成鹽溶于水中，不用水的原因是間硝基苯胺微溶于水，
故答案為：間硝基苯胺微溶于水，但可與鹽酸作用可以形成鹽溶于水中；
（5）間硝基苯胺微溶于水，隨溫度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇，所以選擇冷水洗滌第③步中濾餅三次，二次結(jié)晶也就是重結(jié)晶，可提純晶體，間硝基苯胺溶于乙醇、乙醚、甲醇，不便于重結(jié)晶，用熱水，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)，可用降溫結(jié)晶提純晶體，所以選擇熱水，
故答案為：A；B；
（6）第③步中，攪拌使間二硝基苯與水形成懸浮液再滴加多硫化鈉溶液，能增大反應(yīng)物間的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率；
故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率；
（7）濾餅洗滌是否到中性，可通過(guò)檢驗(yàn)最后洗滌液進(jìn)行驗(yàn)證，用玻璃棒蘸取最后一次洗滌后液體，滴在pH試紙中央，測(cè)定pH，若pH=7，說(shuō)明已洗滌到中性，
故答案為：用玻璃棒蘸取最后一次洗滌后液體，滴在pH試紙中央，測(cè)定pH，若pH=7，說(shuō)明已洗滌到中性；
（8）4.74g間二硝基苯（Mr=158）理論上轉(zhuǎn)化為間硝基苯胺的物質(zhì)的量為$\frac{4.74g}{158g/mol}$，理論制得間硝基苯胺的質(zhì)量為：$\frac{4.74g}{158g/mol}$×128g/mol=3.84g，產(chǎn)物重結(jié)晶提純，在紅外燈下干燥，稱重，得2.56g，產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量}{理論產(chǎn)品質(zhì)量}$×100%=$\frac{2.56g}{3.84g}$×100%≈66.7%，
故答案為：66.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查間硝基苯胺制備實(shí)驗(yàn)方案，涉及物質(zhì)的分離提純、對(duì)裝置與操作的分析、化學(xué)計(jì)算等，明確原理是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)中較少，學(xué)生較陌生，導(dǎo)致感覺(jué)解答問(wèn)題較生疏，題目難度中等．