【題目】苯甲酸()廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)。某小組同學(xué)嘗試?yán)眉妆?/span>()的氧化反應(yīng)制備苯甲酸,反應(yīng)原理為:

+2KMnO4+KOH+2MnO2↓+H2O

+HCl+KCl

相關(guān)物質(zhì)的部分信息如下表:

名稱

相對分子質(zhì)量

性狀

熔點/℃

沸點/℃

密度

/gmL-1

溶解度

4℃冷水

75℃熱水

甲苯

92

無色液體易燃易揮發(fā)

-95

110.6

0.87

不溶

不溶

苯甲酸

122

白色片狀或針狀晶體

122.4

248

1.27

0.18

2.20

實驗裝置(部分夾持裝置已略去)和流程如下:

請回答:

1)裝置一中A的名稱為___,在本實驗中,下列規(guī)格的A中最合適的是___(填字母)。

A50 mL B100mL C150 mL D250 mL

2)相對于用酒精燈直接加熱,用熱水浴加熱的優(yōu)點是_____

3)判斷甲苯被氧化完全的實驗現(xiàn)象是_____。

4)抽濾可利用裝置二完成,抽濾的優(yōu)點是____。抽濾1后洗滌固體應(yīng)選___(填序號,下同),抽濾2后洗滌固體應(yīng)選_____。

A4 °C冷水 B75 °C熱水 CAB均可

5)混合液A中加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是_____,若不加入,產(chǎn)生的主要問題是____

6)純化固體時可采用的物理方法的名稱是___。

7)若加入1.4 mL甲苯,純化后所得產(chǎn)品的質(zhì)量為1.0 g,則苯甲酸的產(chǎn)率為___。

【答案】三頸燒瓶 D 便于控制溫度且受熱均勻 三頸燒瓶內(nèi)液體不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠 得到的沉淀較干燥且過濾速度快 B A 除去過量的高錳酸鉀 鹽酸酸化時會產(chǎn)生氯氣 重結(jié)晶法 61.7%

【解析】

由反應(yīng)原理可知,1mol甲苯與2molKMnO4反應(yīng),生成1mol苯甲酸鉀。由題給數(shù)據(jù)可知,1.2g甲苯消耗4.1g高錳酸鉀,題中高錳酸鉀過量。

分析實驗流程,可知甲苯、水和高錳酸鉀反應(yīng)回流后,所得混合液A為苯甲酸鉀、甲苯、水、高錳酸鉀和二氧化錳的混合液,加入飽和的亞硫酸氫鈉,可除去過量的高錳酸鉀,之后可得混合液B,可知混合液B的成分為:苯甲酸鉀、二氧化錳、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸錳和水。將混合液B趁熱抽濾,用少量熱水洗滌濾渣,除去MnO2,得到的混合液C為:苯甲酸鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸錳和水的混合物。合并濾液和洗滌液。于冰水浴中冷卻,然后用濃鹽酸酸化,至苯甲酸析出完全,將析出的苯甲酸減壓過濾,用少量冷水洗滌,擠壓去水分,將制得的固體提純可到到較為純凈的苯甲酸。據(jù)此進行分析。

1)由實驗裝置圖可知,A裝置為三頸燒瓶。根據(jù)加熱時,蒸餾燒瓶內(nèi)的液體不得超過燒瓶容積的,可知實驗中規(guī)格為250mL的三頸燒瓶最合適,答案為:三頸燒瓶;D;

2)相比酒精燈直接加熱,水浴加熱物質(zhì)受熱均勻且便于控制溫度。答案為:便于控制溫度且受熱均勻;

(3)甲苯不溶于水,密度比水小,當(dāng)其完全被氧化時,溶液中有機層消失,可看到三頸燒瓶中沒有分層現(xiàn)象,且回流液沒有油珠。故答案為:三頸燒瓶內(nèi)液體不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠;

4)抽濾是利用真空泵或抽氣泵將吸濾瓶瓶中的空氣抽走而產(chǎn)生負(fù)壓,使過濾速度加快,并能使沉淀抽得較干燥;抽濾1后所得的固體為MnO2,為減少苯甲酸鉀的損失,可用75℃洗滌MnO2固體,抽濾2后的固體用4℃的冷水洗滌,促進苯甲酸的析出。答案為:得到的沉淀較干燥且過濾速度快;B;A

5)混合液A中加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是除去過量的高錳酸鉀,若不加入,在濃鹽酸酸化步驟中,高錳酸鉀會與鹽酸發(fā)生氧化反應(yīng),生成氯氣。答案為:除去過量的高錳酸鉀;鹽酸酸化時會產(chǎn)生氯氣;

6)由題給信息可知,要得到純凈的苯甲酸,可在水中進行重結(jié)晶。答案為:重結(jié)晶;

7)根據(jù)題給信息,1.4mL甲苯,其質(zhì)量為,根據(jù)反應(yīng)方程式,有:

則:,可得m()=1.62g

苯甲酸的產(chǎn)率為。答案為:61.7%。

練習(xí)冊系列答案
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B. 裝置②可用于吸收氨氣,且能防止倒吸

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A.做該實驗時環(huán)境溫度為22

B.該實驗表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能

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A.容器中壓強不變 B.混合氣體中c(CO)不變

Cv(H2)v(H2O) Dc(CO)c(CO2)

2)一定溫度下,向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體,發(fā)生反應(yīng):Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g) ΔH>0,CO2的濃度與時間的關(guān)系如圖所示。

該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_____;若鐵粉足量,CO2的起始濃度為2.0mol·L1,則平衡時CO的濃度為____mol·L1。

②下列措施中能使平衡時增大的是___(填字母)。

A.升高溫度 B.增大壓強

C.充入一定量的CO2 D.再加入一定量鐵粉

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A.在反應(yīng)過程中作催化劑

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C.催化劑a、b增大了該歷程中的最大能壘(活化能)

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