Question

11．苯胺為無(wú)色液體，還原性強(qiáng)，易被氧化；有堿性，與酸反應(yīng)生成鹽．常用硝基苯與H₂制備：
NO₂+3H₂$\stackrel{140℃}{→}$NH₂+2H₂O．其部分裝置及有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)步驟：
①檢查裝置的氣密性，連接好C處冷凝裝置的冷水．
②先向三頸燒瓶中加入沸石及硝基苯，再取下恒壓分液漏斗，換上溫度計(jì)．
③打開裝置A、B間活塞，通入H₂一段時(shí)間．
④點(diǎn)燃B處的酒精燈，加熱，使溫度維持在140℃進(jìn)行反應(yīng)．
⑤反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉裝置A、B間活塞，加入生石灰．
⑥調(diào)整好溫度計(jì)的位置，繼續(xù)加熱，收集182～186℃餾分，得到較純苯胺．
回答下列問題：
（1）步驟⑥中溫度計(jì)水銀球的位置在三頸燒瓶出氣口（等高線）附近．
（2）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的敘述中，錯(cuò)誤的是A、C．
A．冷凝管的冷水應(yīng)該從b進(jìn)從a出
B．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，溫度計(jì)水銀球應(yīng)插入反應(yīng)液中，便于控制反應(yīng)液的溫度
C．裝置A中應(yīng)使用鋅粉，有利于加快生成H2的速率
D．加入沸石的目的是防止暴沸
（3）若實(shí)驗(yàn)中步驟③和④的順序顛倒，則實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的后果是加熱時(shí)氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸；生成的苯胺被氧氣氧化．
（4）蒸餾前，步驟⑤中加入生石灰的作用是除去反應(yīng)中生成的水．
（5）有學(xué)生質(zhì)疑反應(yīng)完成后，直接蒸餾得到苯胺的純度不高，提出以下流程：
反應(yīng)后混合液$→_{萃取分液Ⅰ}^{鹽酸}$水溶液A$→_{萃取分液Ⅱ}^{NaOH溶液+乙醚}$有機(jī)液A$→_{減壓蒸餾}^{低溫}$較純苯胺
苯胺在酸性條件下生成鹽酸苯胺被水萃取，在堿性溶液中又被有機(jī)溶劑反萃取，這種萃取反萃取法簡(jiǎn)稱反萃．實(shí)驗(yàn)中反萃的作用是除去苯胺中較多的雜質(zhì)，有利于蒸餾；在分液漏斗中進(jìn)行萃取分液時(shí)，應(yīng)注意不時(shí)放氣，其目的是減低漏斗內(nèi)的壓力，使漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)一致．
（6）苯胺還原性強(qiáng)，易被氧化，請(qǐng)配平下列化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)：
2+4MnO₂+5H₂SO₄→2+4MnSO₄+1（NH₄）₂SO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）收集182～186℃餾分，得到較純苯胺，反應(yīng)時(shí)溫度計(jì)測(cè)量的是苯胺蒸汽的溫度，所以溫度計(jì)的水銀球應(yīng)該放在三頸燒瓶出氣口（等高線）附近；
（2）冷凝管，為了充分冷卻，水從下口進(jìn)，從上口出；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，溶液反應(yīng)溫度為140℃，A為制取氫氣的簡(jiǎn)易裝置，不能用鋅粉，否則下無(wú)法控制反應(yīng)；沸石的結(jié)構(gòu)能防止暴沸；
（3）苯胺為無(wú)色液體，還原性強(qiáng)，易被氧化，制備裝置中需排盡空氣，防止氧化，氫氣氧氣混合氣體在加熱的條件下易發(fā)生爆炸；
（4）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉裝置A、B間活塞，加入生石灰，生石灰能和水反應(yīng)，不能和苯胺反應(yīng)，所以蒸餾前加入生石灰，能除去反應(yīng)中生成的水；
（5）萃取法是分離互溶的液體的方法，萃取反萃取法簡(jiǎn)稱反萃，通過(guò)反萃能除去苯胺中較多的雜質(zhì)，有利于蒸餾，在分液漏斗中進(jìn)行萃取分液時(shí)，不時(shí)放氣，減低漏斗內(nèi)的壓力，是漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)一致，易于液體流出；
（6）根據(jù)元素化合價(jià)升降相等進(jìn)行配平，苯胺分子式為：C₆H₇N，N元素的價(jià)態(tài)為-3價(jià)，氫為+1價(jià)，6個(gè)碳為-4價(jià)，Mn元素的化合價(jià)由+4價(jià)→+2價(jià)．

解答 解：（1）步驟⑥中收集182～186℃餾分，得到較純苯胺，反應(yīng)時(shí)溫度計(jì)需測(cè)量苯胺蒸氣的溫度，所以溫度計(jì)的水銀球應(yīng)該放在三頸燒瓶出氣口（等高線）附近，
故答案為：三頸燒瓶出氣口（等高線）附近；
（2）A．冷凝管水流遵循逆流原理，即冷水從冷凝管下口進(jìn)入，上口流出，這樣冷凝效果好，該實(shí)驗(yàn)冷凝管的冷水應(yīng)該從a進(jìn)從b出，故A錯(cuò)誤；
B．用硝基苯與H₂制備苯胺，反應(yīng)溫度為：140℃，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，溫度計(jì)水銀球應(yīng)插入反應(yīng)液中，便于控制反應(yīng)液的溫度，故B正確；
C．裝置A為制取氫氣的簡(jiǎn)易裝置，使用鋅粉，雖有利于加快生成H₂的速率，但固液無(wú)法分離，無(wú)法控制反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；
D．沸石的多孔結(jié)構(gòu)，液體變氣體會(huì)逐步釋放，防止突然迸發(fā)，所以沸石能防沸，故D正確；
故答案為：A、C；
（3）若實(shí)驗(yàn)中步驟③和④的順序顛倒，則實(shí)驗(yàn)裝置中的空氣無(wú)法排除，加熱時(shí)氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸，苯胺為無(wú)色液體，還原性強(qiáng)，易被氧化，生成的苯胺被氧氣氧化，
故答案為：加熱時(shí)氫氣遇氧氣發(fā)生爆炸；生成的苯胺被氧氣氧化；
（4）生石灰為氧化鈣能和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，苯胺為無(wú)色液體，有堿性，與生石灰不反應(yīng)，所以蒸餾前加入生石灰，能除去反應(yīng)中生成的水；
故答案為：除去反應(yīng)中生成的水；
（5）苯胺在酸性條件下生成鹽酸苯胺被水萃取，去除了一部分不溶于酸的雜質(zhì)，在堿性溶液中又被有機(jī)溶劑反萃取，又去除了一部分不溶于堿的雜質(zhì)，實(shí)驗(yàn)中反萃能除去苯胺中較多的雜質(zhì)，有利于蒸餾，在分液漏斗中進(jìn)行萃取分液時(shí)，不時(shí)放氣，減低漏斗內(nèi)的壓力，使漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)一致，易于分液漏斗中液體流出，
故答案為：除去苯胺中較多的雜質(zhì)，有利于蒸餾；減低漏斗內(nèi)的壓力，使漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)一致；
（6）苯胺分子式為：C₆H₇N，該反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化如下：6個(gè)碳為-4價(jià)，生成對(duì)苯二醌，分子式為：C₆H₄O₂，6個(gè)碳為0價(jià)，1molC₆H₇N失去4mol電子，Mn元素的化合價(jià)由+4價(jià)→+2價(jià)，1molMnO₂得2mol電子，所以得失電子的最小公倍數(shù)為4，所以 C₆H₇N的計(jì)量數(shù)為1，C₆H₄O₂的計(jì)量數(shù)為2；其它元素根據(jù)原子守恒配平即可，所以該方程式系數(shù)為：2、4、5、2、4、1、4；
故答案為：2、4、5、2、4、1、4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物苯胺的制備，側(cè)重考查反應(yīng)流程理解、裝置的用途等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，關(guān)鍵在于能夠掌握實(shí)驗(yàn)操作的原理和注意事項(xiàng)，注意相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)的積累，題目難度中等．