Question

1．已知：2-硝基-1，3-苯二酚是桔黃色固體，易溶于水、溶液呈酸性，沸點(diǎn)為88℃，是重要的醫(yī)藥中間體．實(shí)驗(yàn)室常以間苯二酚為原料分以下三步合成：

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①磺化：稱取5.5g碾成粉狀的間苯二酚放入燒杯中，慢慢加入濃硫酸并不斷攪拌，控制溫度為60℃～65℃約15min．
②硝化：將燒杯置于冷水中冷卻后加入混酸，控制溫度（25±5）℃左右繼續(xù)攪拌15min．
③蒸餾：將反應(yīng)混合物移入圓底燒瓶B中，小心加入適量的水稀釋，再加入約0.1g尿素，然后用如下圖所示裝置進(jìn)行水蒸氣蒸餾；將餾出液冷卻后再加入乙醇-水混合劑重結(jié)晶．根據(jù)以上知識(shí)回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)I、Ⅲ兩步的目的是避免副產(chǎn)物的產(chǎn)生．
（2）燒瓶A中玻璃管起穩(wěn)壓作用，既能防止裝置中壓強(qiáng)過(guò)大引起事故、又能防止壓強(qiáng)過(guò)小引起倒吸．
（3）步驟②的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制不超過(guò)30℃，原因是度較高時(shí)硝酸易分解（酚易氧化），產(chǎn)率過(guò)低．
（4）步驟③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量雜質(zhì)，可用少量乙醇-水混合劑洗滌．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的證明2-硝基-1，3-苯二酚已經(jīng)洗滌干凈取少量洗滌液，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，證明已經(jīng)洗滌干凈．
（5）本實(shí)驗(yàn)最終獲得1.0g桔黃色固體，則2-硝基-1，3-苯二酚的產(chǎn)率約為12.9%．

Answer 1

分析 （1）間苯二酚直接與硝酸、硫酸的混合溶液在加熱條件下，磺酸基能取代苯環(huán)上羥基鄰對(duì)位的氫，而產(chǎn)生副產(chǎn)物；
（2）燒瓶A中玻璃管起穩(wěn)壓作用，既能防止裝置中壓強(qiáng)過(guò)大引起事故、又能在A裝置中冷卻時(shí)，防止B裝置處引起倒吸；
（3）步驟②中在溫度較高時(shí)，硝酸會(huì)分解，同時(shí)酚在高溫時(shí)容易被氧化；
（4）步驟③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量雜質(zhì)中含有硫酸根離子，證明2-硝基-1，3-苯二酚是否洗滌干凈，可以通過(guò)檢驗(yàn)洗滌濾液中是否含有硫酸根離子判斷；
（5）根據(jù)產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計(jì)算；

解答 解：（1）間苯二酚直接與硝酸、硫酸的混合溶液在加熱條件下，磺酸基能取代苯環(huán)上羥基鄰對(duì)位的氫，而產(chǎn)生副產(chǎn)物，所以設(shè)計(jì)I、Ⅲ兩步避免副產(chǎn)物的產(chǎn)生，
故答案為：避免副產(chǎn)物的產(chǎn)生；
（2）燒瓶A中玻璃管起穩(wěn)壓作用，既能防止裝置中壓強(qiáng)過(guò)大引起事故、又能在A裝置中冷卻時(shí)，防止B裝置處防止壓強(qiáng)過(guò)小引起倒吸，
故答案為：防止壓強(qiáng)過(guò)小引起倒吸；
（3）步驟②中在溫度較高時(shí)，硝酸會(huì)分解，同時(shí)酚在高溫時(shí)容易被氧化，導(dǎo)致產(chǎn)率過(guò)低，所以溫度應(yīng)嚴(yán)格控制不超過(guò)30℃，
故答案為：度較高時(shí)硝酸易分解（酚易氧化），產(chǎn)率過(guò)低；
（4）步驟③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量雜質(zhì)中含有硫酸根離子，證明2-硝基-1，3-苯二酚已經(jīng)洗滌干凈的操作為取少量洗滌液，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，證明已經(jīng)洗滌干凈，
故答案為：取少量洗滌液，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，證明已經(jīng)洗滌干凈；
（5）5.5g間苯二酚的物質(zhì)的量為0.05mol，根據(jù)元素守恒可知，生成的2-硝基-1，3-苯二酚的質(zhì)量為0.05mol×155g/mol=7.75g，產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{1.0}{7.75}$×100%=12.9%，
故答案為：12.9%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離與洗滌等基本操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的分析評(píng)價(jià)等，較好的考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用、閱讀獲取信息的能力以及知識(shí)遷移應(yīng)用，難度中等．