Question

(14分) 芳香族羧酸通常用芳香烴的氧化來(lái)制備。芳香烴的苯環(huán)比較穩(wěn)定，難于氧化，而環(huán)上的支鏈不論長(zhǎng)短，在強(qiáng)烈氧化時(shí)，最終都氧化成羧基。某同學(xué)用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸。

反應(yīng)原理：

反應(yīng)試劑、產(chǎn)物的物理常數(shù)：

名稱	相對(duì)分 子質(zhì)量	性狀	熔點(diǎn)	沸點(diǎn)	密度	溶解度
水	乙醇	乙醚
甲苯	92	無(wú)色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	易溶	易溶
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要實(shí)驗(yàn)裝置和流程如下：

實(shí)驗(yàn)方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于圖1裝置中，在90℃時(shí)， 反應(yīng)一段時(shí)間，再停止反應(yīng)，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯。

（1）無(wú)色液體A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。操作Ⅱ?yàn)? 。

（2）如果濾液呈紫色，要先加亞硫酸氫鉀，然后再加入濃鹽酸酸化，加亞硫酸氫鉀的目的是 。

（3）下列關(guān)于儀器的組裝或者使用正確的是 。

A．抽濾可以加快過(guò)濾速度，得到較干燥的沉淀

B．安裝電動(dòng)攪拌器時(shí)，攪拌器下端不能與三頸燒瓶底、溫度計(jì)等接觸

C．圖1回流攪拌裝置應(yīng)采用直接加熱的方法

D．冷凝管中水的流向是下進(jìn)上出

（4）除去殘留在苯甲酸中的甲苯應(yīng)先加入 ，分液，水層再加入 ，然后抽濾，干燥即可得到苯甲酸。

（5）純度測(cè)定：稱取1.220g產(chǎn)品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，進(jìn)行滴定 ，消耗KOH物質(zhì)的量為2.4×10-3mol。產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

Answer 1

（1） 蒸餾（2）除去未反應(yīng)的KMnO4，防止用鹽酸酸化水鹽酸被高錳酸鉀氧化產(chǎn)生氯氣；（3）A、B、D；（4）NaOH溶液 （5）96%。

【解析】

試題分析：（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在回流攪拌裝置中發(fā)生反應(yīng)，甲苯被酸性高錳酸鉀氧化為苯甲酸，高錳酸鉀被氧化得到MnO2，由于MnO2難溶于水，而苯甲酸可溶于水，通過(guò)過(guò)濾將它們進(jìn)行分離，在濾液中含有未完全反應(yīng)的甲苯和反應(yīng)產(chǎn)生的苯甲酸鉀，用分液的方法分離互不相溶的兩層液體物質(zhì)，有機(jī)物中含甲苯，為除去其中的水分加入了無(wú)水硫酸鈉，過(guò)濾除去硫酸鈉晶體，再蒸餾就得到了甲苯，所以無(wú)色液體A是甲苯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，操作Ⅱ是蒸餾；（2）如果濾液呈紫色，說(shuō)明其中含有未完全反應(yīng)的酸性高錳酸鉀，要先加亞硫酸氫鉀，除去未反應(yīng)的高錳酸鉀，防止用鹽酸酸化時(shí)發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化，產(chǎn)生氯氣；（3）A．抽濾可以減小過(guò)濾器中的壓強(qiáng)，因此加快過(guò)濾速度，得到較干燥的沉淀，正確；B．安裝電動(dòng)攪拌器時(shí)，攪拌器下端4若與三頸燒瓶底、溫度計(jì)等接觸，會(huì)是實(shí)驗(yàn)儀器損壞，因此不能接觸，正確；C．圖1回流攪拌裝置若采用直接加熱的方法，會(huì)使甲苯揮發(fā)，影響反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化及組成大氣污染，錯(cuò)誤；D．為了增強(qiáng)冷凝效果，冷凝管中水的流向是下進(jìn)上出，正確；故選項(xiàng)是A、B、D。（4）除去殘留在苯甲酸中的甲苯應(yīng)先加入NaOH溶液，時(shí)苯甲酸反應(yīng)變?yōu)槿菀兹苡谒�的苯甲酸鈉，然后分液，水層再加入濃鹽酸酸化，然后抽濾，干燥即可得到苯甲酸。（5）n(苯甲酸)=n(KOH)= 2.4×10-3mol×(100÷25)=9.6 ×10-3mol,則m(苯甲酸)= 9.6 ×10-3mol×122g/mol=1.1712g，所以產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1.1712g÷1.220g) ×100%=96%。

考點(diǎn)：考查儀器的使用、混合物的分離、化學(xué)成分的目的、物質(zhì)純度的計(jì)算的知識(shí)。