Question

【題目】苯甲酸可用作食品的防腐劑，實(shí)驗(yàn)室用苯乙酮間接電氧化法合成苯甲酸，原理如圖所示：

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟I：電氧化合成

在電解池中加入適量 KI、20mL蒸餾水和20 mL的1，4-二氧六環(huán)，攪拌至完全溶解，再加入23.30 mL苯乙酮，連接電化學(xué)裝置，恒定電流電解3h；

步驟II：清洗分離

反應(yīng)停止后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至燒瓶，蒸餾除去反應(yīng)溶劑；用蒸餾水和二氯甲烷洗滌燒瓶，將洗滌液轉(zhuǎn)移至分液漏斗；用二氯甲烷萃取除去親油性雜質(zhì)，分離出水相和有機(jī)相；

步驟III：制得產(chǎn)品

用濃鹽酸酸化水相至pH為1~2，接著加入飽和KHSO3溶液，振蕩、抽濾、洗滌、干燥，稱量得到產(chǎn)品12.2 g；

有關(guān)物質(zhì)的數(shù)據(jù)如下表所示：

物質(zhì)	分子式	溶解性	沸點(diǎn)(℃)	密度(g/cm3)	相對(duì)分子質(zhì)量
苯乙酮	C8H8O	難溶于水	202.3	1.03	120
苯甲酸	C7H6O2	微溶于水	249	1.27	122
二氯甲烷	CH2Cl2	不溶于水	40	1.33	85

回答下列問(wèn)題：

(1)步驟I中，陰極的電極反應(yīng)式為___，陽(yáng)極I-失去電子后的產(chǎn)物與OH-反應(yīng)的離子方程式為_。

(2)步驟II蒸餾過(guò)程中，需要使用到的下圖玻璃儀器有_______(填字母)，除下圖外完成蒸餾操作還需的玻璃儀器______(填儀器名稱)。

(3)步驟II分液過(guò)程中，應(yīng)充分振蕩，靜置分層后________(填字母)。

A．依次將有機(jī)相、水相從分液漏斗的上口倒出

B．依次將有機(jī)相、水相從分液漏斗的下口放出

C．先將有機(jī)相從分液漏斗的下口放出，再將水相從下口放出

D．先將有機(jī)相從分液漏斗的下口放出，再將水相從上口倒出

(4)步驟III中，加入濃鹽酸的目的是_________。

(5)步驟III中，加入飽和NaHSO3溶液，水相中的顏色明顯變淺，說(shuō)明過(guò)量的I2被還原為I-，其離子方程式為___________。

(6)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率是_________。

Answer 1

【答案】H2O＋2e-=H2↑＋2OH-（或2H+＋2e-=H2↑） I2＋2OH-= I-＋IO-＋H2O a、c、d、e、g 冷凝管 D 將苯甲酸鹽轉(zhuǎn)化為苯甲酸 ＋I2＋H2O =＋3H＋＋2I- 50.0%

【解析】

根據(jù)圖示，結(jié)合陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)寫出電極反應(yīng)式和陽(yáng)極產(chǎn)物與OH-反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)蒸餾裝置判斷所選儀器和所缺儀器；根據(jù)分液操作規(guī)定先從下口放出下層液體、后從上口倒出上層液體；由強(qiáng)酸制弱酸原理解釋加入鹽酸的目的；根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象，判斷反應(yīng)產(chǎn)物，寫出離子方程式；根據(jù)題中給出的苯乙酮的量，算出苯甲酸的理論產(chǎn)量，求出產(chǎn)率。

（1）根據(jù)裝置圖可知，右邊電極為陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，或H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2和OH-，電極反應(yīng)是2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，左邊電極為電解池的陽(yáng)極，I-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是2I--2e-═I2，陽(yáng)極I-失去電子后的產(chǎn)物I2與OH-反應(yīng)的離子方程式為I2+2OH-═I-+IO-+H2O，答案為2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，I2+2OH-═I-+IO-+H2O。

（2）根據(jù)蒸餾裝置從下到上，從左到右分別需要酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、尾接管、錐形瓶等玻璃儀器，在上述儀器上選取a、c、d、e、g，還需要冷凝管；答案為a、c、d、e、g，冷凝管。

（3）步驟II分液過(guò)程中，應(yīng)充分振蕩，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，萃取劑二氯甲烷的密度大于1，比水重，靜置分層后，水相在上層，有機(jī)相在下層，分液時(shí)為防止上下層液體的相互污染，先從下口放出下層液體、后從上口倒出上層液體，D符合，答案為D。

（4）水相中含有苯甲酸鹽，加入濃鹽酸，苯甲酸鹽和濃鹽酸反應(yīng)生成弱酸苯甲酸，因而步驟Ⅲ中，加入濃鹽酸的目的是將苯甲酸鹽轉(zhuǎn)化為苯甲酸；答案為將苯甲酸鹽轉(zhuǎn)化為苯甲酸。

（5）步驟Ⅲ中，加入飽和NaHSO3溶液，水相中的顏色明顯變淺，說(shuō)明過(guò)量的I2被還原為I-，HSO3-被I2氧化為SO42-，其離子方程式為HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-；答案為HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-。

（6）根據(jù)反應(yīng)，1mol苯乙酮生成1mol苯甲酸，23.3mL苯乙酮的質(zhì)量是m=23.3mL×1.03g/mL=24.0g，苯乙酮的物質(zhì)的量是n==0.2mol，理論上生成苯甲酸的物質(zhì)的量是0.2mol，質(zhì)量是0.2mol×122g/mol=24.4g，產(chǎn)率==×100%=50.0%；答案為50.0%。