Question

2．硝基苯是醫(yī)藥和染料的中間體，還是有機(jī)溶劑．反應(yīng)流程、裝置如下．

制備硝基苯時(shí)還可能發(fā)生下列副反應(yīng)：

有關(guān)數(shù)據(jù)如下表

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	密度（20℃）/g•cm-3	水溶性
苯	5.5	80	0.88	微溶
硝基苯	5.7	210.9	1.205	難溶
1，3-二硝基苯	89	301	1.57	微溶

（1）制備硝基苯的反應(yīng)式C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{濃硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
（2）步驟①配置混酸：取100 mL燒杯，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配置混合酸，操作是：在燒杯中先加入18mL濃硝酸，再沿?zé)�杯壁注�?0mL濃硫酸，并不斷攪拌、冷卻；把配好的混合酸加入恒壓漏斗中；最后在三頸燒瓶中加入18mL苯．
（3）在室溫下向三頸瓶中的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混合均勻、加熱．上圖中的加熱方式稱為水浴加熱；反應(yīng)溫度控制在50～60℃的原因是減少（或防止）副反應(yīng)發(fā)生或減少硝酸分解．
硝基苯的提純步驟為：

（4）步驟⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和現(xiàn)象是混合物倒入蒸餾水中，液體分為三層．
（5）驗(yàn)證步驟⑥中液體已洗凈的操作和現(xiàn)象是：取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明洗滌干凈；為了得到更純凈的硝基苯，還須向液體中加入無(wú)水CaCl₂除去水，然后蒸餾（填操作名稱）．
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“粗產(chǎn)品2”中含二硝基苯測(cè)定粗產(chǎn)品的密度大于1.205g•cm^-3．
（7）用鐵粉、稀鹽酸與硝基苯（用Ph-NO₂表示）反應(yīng)可生成染料中間體苯胺（Ph-NH₂），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）苯與濃硝酸在濃硫酸、50～60℃條件下制備硝基苯；
（2）濃硝酸與濃硫酸混合會(huì)放出大量的熱，如將濃硝酸加入濃硫酸中，硝酸的密度小于濃硫酸，可能為導(dǎo)致液體迸濺；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進(jìn)行，利用水浴加熱控制；溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，苯易揮發(fā)、硝酸易分解，溫度過(guò)低反應(yīng)速率較慢；
（4）混合物倒入蒸餾水中，液體分為三層，生成為苯、中層為水溶液、下層為硝基苯；
（5）步驟⑥是用碳酸鈉溶液洗滌酸，若洗滌干凈，最后洗滌液中含有碳酸鈉，用氯化鈣反應(yīng)檢驗(yàn)最后次洗滌液是否含有碳酸根離子；利用蒸餾的方法分離得到更純的硝基苯；
（6）測(cè)定粗產(chǎn)品的密度或熔點(diǎn)判斷；
（7）鐵粉、稀鹽酸與硝基苯反應(yīng)可生成苯胺，硝基被還原，F(xiàn)e粉氧化生成氯化亞鐵，由元素守恒可知還生成水．

解答 解：（1）制備硝基苯的反應(yīng)為：C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{濃硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
故答案為：C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{濃硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
（2）濃硝酸與濃硫酸混合會(huì)放出大量的熱，如將濃硝酸加入濃硫酸中，硝酸的密度小于濃硫酸，可能為導(dǎo)致液體迸濺，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配制混和酸，操作是：在燒杯中先加入18mL濃硝酸，再沿?zé)�杯壁注�?0mL濃硫酸，并不斷攪拌、冷卻，
故答案為：18mL濃硝酸；沿?zé)�杯壁注�?0mL濃硫酸；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進(jìn)行，低于水的沸點(diǎn)，可以利用水浴加熱控制，偏于可知溫度，受熱均勻；
溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，且苯易揮發(fā)、硝酸易分解，溫度過(guò)低反應(yīng)速率較慢，控制溫度：防止副反應(yīng)反應(yīng)等，
故答案為：水浴加熱；減少（或防止）副反應(yīng)發(fā)生或減少硝酸分解；
（4）步驟⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和現(xiàn)象是：混合物倒入蒸餾水中，液體分為三層，其中生成為苯、中層為水溶液、下層為硝基苯，
故答案為：混合物倒入蒸餾水中，液體分為三層；
（5）步驟⑥是用碳酸鈉溶液洗滌酸，若洗滌干凈，最后洗滌液中含有碳酸鈉，取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明洗滌干凈；
為了得到更純凈的硝基苯，還須先向液體中加入無(wú)水CaCl₂除去水，然后用蒸餾的方法分離，
故答案為：向溶液中加入氯化鈣溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明洗滌干凈；蒸餾；
（6）測(cè)定粗產(chǎn)品的密度大于1.205g•cm^-3，說(shuō)明“粗產(chǎn)品中2”中含二硝基苯，
故答案為：測(cè)定粗產(chǎn)品的密度大于1.205g•cm^-3；
（7）鐵粉、稀鹽酸與硝基苯反應(yīng)可生成苯胺，硝基被還原，F(xiàn)e粉氧化生成氯化亞鐵，由元素守恒可知還生成水，反應(yīng)方程式為：Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O，
故答案為：Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物制備實(shí)驗(yàn)，涉及對(duì)裝置及操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、實(shí)驗(yàn)基本操作、對(duì)數(shù)據(jù)信息的運(yùn)用等，難度中等，注意操作規(guī)范性及儀器作用、滲透安全意識(shí)．