Question

20．苯甲酸是一種重要的化工原料，一種合成苯甲酸的原理、數(shù)據(jù)及裝置如下：

名稱	形狀	熔點(diǎn)（℃）	沸點(diǎn)（℃）	密度（g•mL-1）	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無(wú)色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	112.4（100℃左右升華）	248	1.2659	微溶	易溶

苯甲酸在水中的溶解度如下表：

溫度/℃	4	18	75
溶解度/g	0.2	0.3	2.2

實(shí)驗(yàn)步驟如下，并完成填空：
（1）按如圖組裝反應(yīng)裝置（冷凝水、夾持及加熱裝置未畫出），并在三頸燒瓶中依次加入120mL水，9.4g高錳酸鉀和3.0mL甲苯．裝置a的名稱是冷凝管，其作用為冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產(chǎn)率．
（2）將三頸燒瓶中的混合液體攪拌、加熱至沸騰，直到甲苯完全反應(yīng)．判斷甲苯已完全反應(yīng)的現(xiàn)象是三頸燒瓶?jī)?nèi)溶液不分層且回流液不再出現(xiàn)油珠．
（3）趁熱過(guò)濾反應(yīng)混合物．若綠葉呈紫色，則需加入適量的亞硫酸氫鈉溶液至紫色褪去后再過(guò)濾，用熱水洗滌濾渣，洗滌液合并至濾液中．若KMnO₄被還原為MnO₂，則KMnO₄溶液與NaHSO₃反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O．
（4）用冰水冷卻濾液，然后用濃鹽酸酸化，過(guò)濾，用少量冷水洗滌濾渣，得到苯甲酸粗產(chǎn)品，經(jīng)重結(jié)晶得到粗制的苯甲酸，用少量冷水洗滌濾渣的原因是減少苯甲酸因溶解而造成的損失，苯甲酸粗產(chǎn)品除了可用重結(jié)晶法精制外，還可用C法（選填字母）．
A．溶于水后過(guò)濾  B．用甲苯萃取后分液  C．升華
（5）精制的苯甲酸純度測(cè)定：稱取1.220g樣品，用稀乙醇溶解并配成100mL溶液，分別取25.00mL溶液，用0.1000mol•L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，三次滴定消耗NaOH溶液的體積分別為V₁=24.70ml，V₂=24.80ml，V₃=26.80ml．
①配制溶液時(shí)用稀乙醇而不用蒸餾水作溶劑的原因是常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇．
②若用酚酞作指示劑，確定滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且保持30秒不變色．
③產(chǎn)品的純度為99.00%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖可知，裝置a的名稱是冷凝管，由于甲苯易揮發(fā)，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的產(chǎn)率；
（2）根據(jù)物質(zhì)的溶解性可知，完全反應(yīng)時(shí)：溶液不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠；
（3）堿性高錳酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成黑色沉淀，該黑色沉淀為MnO₂，亞硫酸根被氧化為硫酸根；
（4）溫度較高時(shí)，苯甲酸溶解度增大，會(huì)溶解而損失；由表中數(shù)據(jù)可知，苯甲酸具有升華性質(zhì)；
（5）①由表中數(shù)據(jù)可知，常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②苯甲酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴NaOH溶液，溶液呈弱堿性，溶液變?yōu)闇\紅色；
③第三次與前兩次消耗氫氧化鈉的體積相差較大，應(yīng)舍棄，第1、2次消耗氫氧化鈉溶液的體積的平均值為氫氧化鈉溶液體積，苯甲酸與氫氧化鈉按1：1反應(yīng)，則n（苯甲酸）=n（NaOH），再根據(jù)m=nM計(jì)算m（苯甲酸），進(jìn)而計(jì)算樣品中苯甲酸的純度．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知，裝置a的名稱是冷凝管，由于甲苯易揮發(fā)，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的產(chǎn)率，所以冷凝管的作用是冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產(chǎn)率，
故答案為：冷凝管；冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產(chǎn)率；
（2）反應(yīng)中得到苯甲酸鉀，而苯甲酸鉀溶于水，甲苯不溶于水，完全反應(yīng)時(shí)：三頸燒瓶?jī)?nèi)溶液不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠，
故答案為：三頸燒瓶?jī)?nèi)溶液不分層；
（3）堿性高錳酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成黑色沉淀，該黑色沉淀為MnO₂，亞硫酸根被氧化為硫酸根，反應(yīng)離子方程式為：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O；
（4）溫度較高時(shí)，苯甲酸溶解度增大，用少量冷水洗滌可以減少苯甲酸因溶解造成的損失；由表中數(shù)據(jù)可知，苯甲酸具有升華性質(zhì)，可以利用升華法進(jìn)行提純，故選C，
故答案為：減少苯甲酸因溶解而造成的損失；C；
（5）①由表中數(shù)據(jù)可知，常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇，故配制溶液時(shí)用稀乙醇而不用蒸餾水作溶劑，
故答案為：常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且保持30秒不變色，
故答案為：加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且保持30秒不變色；
③第三次與前兩次消耗氫氧化鈉的體積相差較大，應(yīng)舍棄，消耗氫氧化鈉溶液的體積為$\frac{24.70mL+24.80mL}{2}$=24.75mL，苯甲酸與氫氧化鈉按1：1反應(yīng)，則n（苯甲酸）=n（NaOH）=0.1000mol•L^-1 ×0.02475L=0.002475mol，則其總質(zhì)量為0.002475mol×122g/mol×$\frac{100mL}{25mL}$=1.2078g，所以產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.2078g}{1.22g}$×100%=99.00%，
故答案為：99.00%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作分析評(píng)價(jià)、滴定原理的應(yīng)用等，清楚原理是解答的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．