Question

15．苯甲酸鈉是一種常見的食品防腐劑．實(shí)驗(yàn)室制備苯甲酸的反應(yīng)裝置如圖，有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

	相對(duì)分子質(zhì)量	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性
甲苯	92	-94.9	110.6	難溶于水
苯甲酸	122	122.13	249	微溶于水
苯甲酸鈉	144	-	249.3	易溶于水

按下列合成步驟回答問題：
（1）制備苯甲酸
在三頸瓶中加入4mL甲苯和20mL稀硫酸，放入碎瓷片后，加熱至沸騰，加入12.8g高錳酸鉀，加熱到甲苯層消失．將三頸瓶在冰水浴中冷卻，分離出苯甲酸．
①球形冷凝管的作用是冷凝回流，其進(jìn)水口是b（填“a”或“b”）．
②三頸瓶中反應(yīng)的離子方程式．
③分離苯甲酸選用的玻璃儀器是BCD（填標(biāo)號(hào)）
A分液漏斗  B玻璃棒  C燒杯  D漏斗  E蒸餾燒瓶   F直形冷凝管
④分離出的苯甲酸晶體中可能含有的雜質(zhì)是K₂SO₄、MnSO₄，為進(jìn)一步提純，應(yīng)采用的方法是重結(jié)晶．
（2）制備苯甲酸鈉
控制溫度為70℃，向三頸瓶中加入61.0g苯甲酸和適量的32%的碳酸鈉溶液，充分反應(yīng)后停止加熱．在深色的溶液中加入活性炭，并將反應(yīng)混合物過濾，得到無色透明的苯甲酸鈉溶液，將濾液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥制得苯甲酸鈉晶體．
⑤控制溫度為70℃的方法是水浴加熱．
⑥加入活性炭的作用是吸附色素．
⑦若提純得到46.8g苯甲酸鈉．則苯甲酸鈉的產(chǎn)率是65.0%．

Answer 1

分析 （1）①甲苯易揮發(fā)，冷凝回流；采取逆流原理通入冷凝水；
②甲苯為酸性高錳酸鉀溶液氧化生成苯甲酸，高錳酸根還原得到錳離子；
③苯甲酸微溶于水，常溫下為晶體，采取過濾方法分離；
④反應(yīng)得到溶液中含有硫酸錳、硫酸鉀，硫酸錳、硫酸鉀易溶于水，苯甲酸微溶于水，可以利用重結(jié)晶進(jìn)行提純；
（2）⑤控制溫度為70℃，可以采取水浴加熱；
⑥在深色的溶液中加入活性炭，并將反應(yīng)混合物過濾，得到無色透明的苯甲酸鈉溶液，說明活性炭吸附色素；
⑦根據(jù)苯甲酸計(jì)算苯甲酸鈉的理論產(chǎn)量，產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%．

解答 解：（1）①甲苯易揮發(fā)，冷凝管冷凝回流揮發(fā)的甲苯，減少損失；采取逆流原理通入冷凝水，充分冷凝，即從b口通入冷凝水，
故答案為：冷凝回流；b；
②甲苯為酸性高錳酸鉀溶液氧化生成苯甲酸，高錳酸根還原得到錳離子，反應(yīng)離子方程式為：，
故答案為：；
③苯甲酸微溶于水，常溫下為晶體，采取過濾方法分離，需要的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗，
故選：BCD；
④反應(yīng)得到溶液中含有硫酸錳、硫酸鉀，分離出的苯甲酸晶體中可能含有的雜質(zhì)是K₂SO₄、MnSO₄，硫酸錳、硫酸鉀易溶于水，苯甲酸微溶于水，可以利用重結(jié)晶進(jìn)行提純，
故答案為：K₂SO₄、MnSO₄；重結(jié)晶；
（2）⑤控制溫度為70℃，低于水的沸點(diǎn)，可以采取水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度，
故答案為：水浴加熱；
⑥在深色的溶液中加入活性炭，并將反應(yīng)混合物過濾，得到無色透明的苯甲酸鈉溶液，說明活性炭吸附色素，
故答案為：吸附色素；
⑦61.0g苯甲酸完全轉(zhuǎn)化可以生成苯甲酸鈉質(zhì)量為61g×$\frac{144}{122}$=72g，苯甲酸鈉的產(chǎn)率=$\frac{46.8g}{72g}$×100%=65.0%，
故答案為：65.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，涉及物質(zhì)的分離提純、儀器的使用、產(chǎn)率計(jì)算等，清楚原理是解答的關(guān)鍵，注意對(duì)題目信息的應(yīng)用，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．