Question

17．硝基苯是重要的化工原料，用途廣泛．實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置制備硝基苯，步驟如下：
①取100mL燒杯，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配制混和酸，加入恒壓滴液漏斗中，把18mL苯加入三頸燒瓶中．
②向室溫下的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混和均勻．
③在50～60℃下發(fā)生反應(yīng)，直至反應(yīng)結(jié)束．
④分離出產(chǎn)物后，依次用蒸餾水和100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液洗滌，最后再用蒸餾水洗滌得到粗產(chǎn)品．
⑤向粗產(chǎn)品加入固體D除去水，然后蒸餾，得到純凈的硝基苯．
可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下

物　質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	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

（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式．
（2）配制混酸應(yīng)在燒杯中先加入濃硝酸，長玻璃管作用是冷凝回流，恒壓滴液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是使混合酸能順利流下．
（3）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”），分離混酸和產(chǎn)品的操作名稱是分液．
（4）實(shí)驗(yàn)前要配制100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液，需要用到的玻璃儀器除了玻璃棒、燒杯還有100ml容量瓶、膠頭滴管．
（5）用Na₂CO₃溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時(shí)，怎樣驗(yàn)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．
（6）固體D的名稱為無水氯化鈣．

Answer 1

分析 （1）苯能與硝酸發(fā)生取代反應(yīng)，苯環(huán)上的一個(gè)氫原子被硝基取代，得到硝基苯和水；
（2）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(shí)攪拌、冷卻，防止濺出傷人；苯、濃硝酸沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，長玻璃管能冷凝回流揮發(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(qiáng)，使氨水順利滴下；
（3）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；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應(yīng)所需儀器；
（5）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(yàn)最后一次洗滌液即可；
（6）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CaCl₂干燥、蒸餾，從而得到純硝基苯．

解答 解：（1）苯環(huán)上的一個(gè)氫原子能與硝酸中的硝基發(fā)生取代反應(yīng)得到硝基苯，所以由苯制取硝基苯的化學(xué)方程式是，
故答案為：；

（2）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(shí)：先將濃硝酸注入燒杯中，再慢慢注入濃硫酸，并及時(shí)攪拌和冷卻，長玻璃管作用是導(dǎo)氣、冷凝回流，該實(shí)驗(yàn)中可以冷凝回流揮發(fā)的濃硝酸以及苯使之充分反應(yīng)，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液體順利滴下，
故答案為：濃硝酸；冷凝回流；使混合酸能順利流下；
（3）濃硝酸和濃硫酸是強(qiáng)腐蝕性酸，且具有強(qiáng)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；
（4）配制100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液，配制步驟有計(jì)算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量碳酸鈉固體，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當(dāng)加水至液面距離刻度線1～2cm時(shí)，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管，需要用到的玻璃儀器除了玻璃棒、燒杯還有100mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；
（5）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；
（6）用蒸餾水洗滌，硝基苯中含有水，用無水CaCl₂干燥，然后將較純的硝基苯進(jìn)行蒸餾，得到純硝基苯，
故答案為：氯化鈣．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查硝基苯的制取、物質(zhì)的分離方法等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，為高考的高頻題，試題綜合性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)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(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>