Question

【題目】苯甲酸(C6 H 5COOH)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)。某化學(xué)小組用甲苯作主要原料制備苯甲酸的步驟如下：

步驟一：在如圖甲所示裝置的三頸瓶中加入2.7mL甲苯(2.3g)、100mL水和2～3片碎瓷片，開動電動攪拌器，a中通入流動的水，在石棉網(wǎng)上加熱至沸騰，然后分批加人8.5g高錳酸鉀，在100℃時，繼續(xù)攪拌約4~5h，再停止反應(yīng)。

步驟二：將反應(yīng)后的混合液過濾，濾液用濃鹽酸酸化后用圖乙所示的裝置抽濾得粗產(chǎn)品。

步驟三：將粗產(chǎn)品進(jìn)行重結(jié)晶即得純品苯甲酸。

甲苯、苯甲酸鉀、苯甲酸的部分物理性質(zhì)見下表：

（1）儀器A的名稱為___________，其出水口是___________(填“a”或“b”)。

（2）步驟一中，應(yīng)在三頸瓶中觀察到_________________________________的現(xiàn)象時才停正反應(yīng)。

（3）反應(yīng)結(jié)束時，測得三頸瓶中混合液為堿性，則三頸瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________(在本實(shí)驗(yàn)條件下，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2)

（4）步驟二中抽濾的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________。

（5）如圖乙所示抽濾完畢時，應(yīng)先斷開______________________之間的橡皮管。

（6）步驟二中，如果濾液呈紫色，要先加KHSO3，原因是______________________。

（7）若提純得到2.9g苯甲酸，則甲酸的產(chǎn)率是___________%。(保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)

Answer 1

【答案】球形冷凝管 b 甲苯層消失、回流液不再出現(xiàn)油珠 過濾速度快，得到的固體水分少 抽氣汞和安全瓶 過量的高錳酸鉀會氧化鹽酸，產(chǎn)生氯氣 95.1

【解析】

（1）儀器A的名稱為球形冷凝管，冷凝時逆流原理可以增強(qiáng)冷凝效果；

（2）當(dāng)甲苯完全反應(yīng)時，不會再出現(xiàn)分層，而且冷凝回流的物質(zhì)中不在存在甲苯；

（3）甲苯與易溶于水的高錳酸鉀氧化生成苯甲酸鉀、二氧化錳和水；

（4）抽濾相對于過濾而言過濾速度比普通過濾要快；

（5）抽濾完畢時，應(yīng)停止通入自來水，不再進(jìn)行抽氣操作；

（6）由于高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)Ⅺ}酸氧化生成有毒的氯氣；

（7）依據(jù)甲苯的量計(jì)算理論量，再計(jì)算產(chǎn)率。

（1）儀器A的名稱為球形冷凝管，有機(jī)物易揮發(fā)，儀器A能冷凝回流蒸汽，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率，為增強(qiáng)冷凝效果，進(jìn)水口為a，出水口為b，故答案為：球形冷凝管；b；

（2）由題給信息可知，反應(yīng)結(jié)束時，測得三頸瓶中混合液為堿性，說明步驟一甲苯被易溶于水的高錳酸鉀氧化生成苯甲酸鉀，甲苯難溶于水，苯甲酸鉀易溶于水，當(dāng)甲苯完全反應(yīng)時，不會再出現(xiàn)分層，而且冷凝回流的物質(zhì)中不在存在甲苯，故答案為：甲苯層消失、回流液不再出現(xiàn)油珠；

（3）由題意，步驟一甲苯與易溶于水的高錳酸鉀氧化生成苯甲酸鉀、二氧化錳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，故答案為：；

（4）抽濾相對于過濾而言過濾速度比普通過濾要快，得到的微溶于水的苯甲酸固體中的水分少，故答案為：過濾速度快，得到的固體水分少；

（5）抽濾完畢時，應(yīng)停止通入自來水，不再進(jìn)行抽氣操作，斷開抽氣汞和安全瓶之間的橡皮管，故答案為：抽氣汞和安全瓶；

（6）由于高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)Ⅺ}酸氧化生成有毒的氯氣，為防止過量的高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，應(yīng)加入還原性強(qiáng)的KHSO3與高錳酸鉀反應(yīng)，防止生成氯氣，故答案為：過量的高錳酸鉀會氧化鹽酸，產(chǎn)生氯氣；

（7）由方程式可知，2.3g甲苯理論上可以生成=3.05g苯甲酸，則甲酸的產(chǎn)率是≈95.1%，故答案為：95.1。