Question

12．硝基苯是重要的化工原料，用途廣泛．制備反應(yīng)如下：組裝如圖1反應(yīng)裝置． 制備、提純硝基苯流程如圖2：

可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下：

物　質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃	密度（20℃）/g•cm-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	難溶于水
濃硝酸	-	83	1.4	易溶于水
濃硫酸	-	338	1.84	易溶于水

請回答下列問題：
（1）配制混酸應(yīng)在燒杯中先加入濃硝酸；實驗裝置中長玻璃管最好用球形冷凝管（或蛇形冷凝管）代替（填儀器名稱）；恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是使混合酸能順利流下．
（2）反應(yīng)溫度控制在50～60℃的原因是防止副反應(yīng)發(fā)生；反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物在下層（填“上”或者“下”），步驟②分離混酸和產(chǎn)品的操作名稱是分液．
（3）用Na₂CO₃溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時，怎樣驗證液體已洗凈？取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈．
（4）固體D的名稱為無水氯化鈣或無水硫酸鎂．
（5）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)的化學方程式為C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 制備、提純硝基苯流程：苯環(huán)上的一個氫原子能與硝酸中的硝基發(fā)生取代反應(yīng)得到硝基苯，所以反應(yīng)①的化學方程式為：，混合物②為苯、硝基苯、濃硝酸、濃硫酸，硝基苯是油狀液體，與水不互溶，密度比水大，在下層，分離互不相溶的液態(tài)，采取步驟②分液操作，粗產(chǎn)品1中有殘留的硝酸及硫酸，步驟③用10%Na₂CO₃溶液洗滌除去粗產(chǎn)品中殘留的酸，之后再用蒸餾水洗滌，硝基苯中含有水，步驟④用無水CaCl₂或無水硫酸鎂干燥，然后將較純的硝基苯進行步驟⑤蒸餾，得到純硝基苯．
（1）濃硫酸密度大于濃硝酸，濃硫酸與濃硝酸混合放出大量的熱，配制混酸應(yīng)將濃硫酸中注入濃硝酸中，及時攪拌、冷卻，防止濺出傷人；苯、濃硝酸沸點低，易揮發(fā)，球形冷凝管（或蛇形冷凝管）能更好冷凝回流揮發(fā)的苯、濃硝酸；恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內(nèi)外壓強，使混合酸順利滴下；
（2）溫度過高有副反應(yīng)發(fā)生，具有苦杏仁味的硝基苯的密度比水大，分離互不相溶的液態(tài)，采取分液操作；
（3）反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，需要除去，用10%Na₂CO₃溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌，未洗凈晶體表面含有碳酸根離子，檢驗最后一次洗滌液即可；
（4）要得到純凈的硝基苯，粗產(chǎn)品依次用蒸餾水、10%Na₂CO₃溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌，最后用無水無水氯化鈣或無水硫酸鎂干燥、蒸餾，從而得到純硝基苯；
（5）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）濃硫酸密度大于濃硝酸，濃硫酸與濃硝酸混合放出大量的熱，所以配制一定比例濃硝酸和濃硫酸混合酸時：先將濃硝酸注入燒杯中，再慢慢注入濃硫酸，并及時攪拌和冷卻，球形冷凝管（或蛇形冷凝管）可以存留部分冷凝水，所以球形冷凝管（或蛇形冷凝管）比長玻璃管能更好冷凝回流揮發(fā)的苯、濃硝酸，減少反應(yīng)物的損失，提高轉(zhuǎn)化率，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混合酸順利滴下，
故答案為：濃硝酸；球形冷凝管（或蛇形冷凝管）；使混合酸能順利流下；
（2）濃硝酸和濃硫酸是強腐蝕性酸，且具有強氧化性，溫度不能過高，控制在50～60℃，防止副反應(yīng)發(fā)生，硝基苯是油狀液體，與水不互溶，密度比水大，在下層，分離互不相溶的液態(tài)，采取分液操作，
故答案為：防止副反應(yīng)發(fā)生；下；分液；
（3）反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，用10%Na₂CO₃溶液洗滌除去粗產(chǎn)品中殘留的酸，之后再用蒸餾水洗滌，如果晶體未洗凈含有碳酸根離子，取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液，向溶液中加入氯化鈣，無沉淀生成，說明已洗凈；
（4）用蒸餾水洗滌，硝基苯中含有水，用無水氯化鈣或無水硫酸鎂干燥，然后將較純的硝基苯進行蒸餾，得到純硝基苯，所以D為無水氯化鈣或無水硫酸鎂，
故答案為：無水氯化鈣或無水硫酸鎂；
（5）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：C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O，
故答案為：C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

點評 本題主要考查硝基苯的制取、物質(zhì)的分離方法等知識點，題目難度中等，為高考的高頻題，試題綜合性較強，知識點較全面，正確理解制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗?zāi)芰Γ?/p>