Question

13．硝基苯是制備多種染料和醫(yī)藥的重要中間體，應(yīng)用極為廣泛：用苯、濃硝酸和濃硫酸混合制備硝基苯的裝置如圖所示：反應(yīng)物和產(chǎn)物的相關(guān)數(shù)據(jù)列表如下

	沸點/℃	密度/（g．cm-3）	水中溶解性
苯	80.1	0.877	難溶
硝基苯	210.9	1.21	難溶

回答下列問題：
（1）寫出制取硝基苯的反應(yīng)方程式．
（2）該裝置中，冷凝管的作用是冷凝回流．
（3）制備硝基苯時，在三頸瓶中加入20mL的苯，再通過分液漏斗滴加已冷卻的混酸溶液（由20mL濃硝酸和22mL濃硫酸在錐形瓶中混合而成），將三頸瓶置于50-55℃的水浴中，反應(yīng)時間為1小時．因硝化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當溫度超過60℃時，為避免副反應(yīng)發(fā)生，可向水浴中加入冰水冷卻．
（4）反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)混合物，通過分液漏斗分離出有機層，依次用蒸餾水、5%的NaOH溶液和蒸餾水洗滌，再用無水CaCl₂干燥后，得到粗產(chǎn)品．
①硝基苯有毒，該實驗最好在通風櫥中迸行．
②有機層用5%的NaOH溶液洗滌的目的是除去粗產(chǎn)品中殘留的酸．
③有機層在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層處于下（填“上”或下”）層；放液時若發(fā)現(xiàn)液體流不下來，其可能的原因除分液漏斗的活塞堵塞之外，還有分液漏斗上口玻璃塞未打開（或漏斗內(nèi)部未與大氣相通，或玻璃塞上的凹槽未與漏斗口上的小孔對準）．．
（5）粗產(chǎn)品蒸餾提純時，下面裝置中溫度計位置正確的是C，可能會導致收集到的產(chǎn)品中混有高沸點雜質(zhì)的裝置是D．

（6）若該實驗制備得到純硝基苯18g，則該實驗中硝基苯的產(chǎn)率是65.08%．

Answer 1

分析 （1）在催化劑的作用下，苯環(huán)上的氫原子被硝基所取代，生成硝基苯和水；
（2）苯、濃硝酸沸點低，易揮發(fā)，冷凝管的作用是冷凝回流；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進行，利用水浴加熱控制，若溫度過高用冰水冷卻；
（4）①在制取或拆卸有毒氣體的實驗裝置時，應(yīng)在通風櫥內(nèi)進行；
②反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，需要除去；
③硝基苯密度比水大，分液漏斗有旋塞，實驗前必須檢查是否漏水或堵塞；若漏斗內(nèi)部未與大氣相通，或玻璃塞上的凹槽未與漏斗口上的小孔對準，分液漏斗中的液體都不會流出；
（5）蒸餾測定餾分蒸汽的溫度，溫度計水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處；若溫度計水銀球偏高則混有高沸點雜質(zhì)，以此來解答；
（6）根據(jù)苯的質(zhì)量計算硝基苯的理論產(chǎn)量，產(chǎn)量=（實際產(chǎn)量÷理論產(chǎn)量）×100%．

解答 解：（1）苯滴入濃硝酸和濃硫酸混合液中，并在50℃--60℃反應(yīng)生成硝基苯和水，其反應(yīng)的化學方程式為：，
故答案為：；
（2）苯與濃硝酸都易揮發(fā)，該裝置中，冷凝管冷凝管，起冷凝回流作用，提高原料利用率，
故答案為：冷凝回流；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進行，低于水的沸點，可以利用水浴加熱控制，若溫度過高則用冰水冷卻，
故答案為：冰水冷卻；
（4）①硝基苯有毒，為了防止中毒，要及時將氣體排出，所以要在通風櫥中進行，
故答案為：通風櫥；
②反應(yīng)得到粗產(chǎn)品中有殘留的硝酸及硫酸，用氫氧化鈉溶液洗滌除去粗產(chǎn)品中殘留的酸，
故答案為：除去粗產(chǎn)品中殘留的酸；
③有機層在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層硝基苯密度比水大，在下層，分液漏斗的下方有旋塞，使用前必須檢查分液漏斗是否漏水或者是否堵塞，分液操作時，如果分液漏斗上口玻璃塞未打開，分液漏斗中的液體不會流出，
故答案為：下；分液漏斗上口玻璃塞未打開（或漏斗內(nèi)部未與大氣相通，或玻璃塞上的凹槽未與漏斗口上的小孔對準）；
（5）蒸餾提純時，蒸餾測定餾分蒸汽的溫度，溫度計水銀球在燒瓶支管口處，圖中裝置中溫度計位置正確的是C；若溫度計水銀球偏低則混有低沸點雜質(zhì)，若溫度計水銀球偏高則混有高沸點雜質(zhì)，所以可能會導致收集到的產(chǎn)品中混有高沸點雜質(zhì)的裝置是D，
故答案為：C；D；
（6）苯的密度為0.877g．cm^-3，20mL的苯質(zhì)量為17.54g，苯完全反應(yīng)生成硝基苯的理論產(chǎn)量為17.54g×$\frac{123}{78}$，故硝基苯的產(chǎn)率為[18g÷（17.54g×$\frac{123}{78}$）]×100%≈65.08%，
故答案為：65.08%．

點評 本題考查了實驗室制備硝基苯的方法，側(cè)重于對基本實驗操作的考查，掌握苯、硝酸、硫酸、硝基苯的性質(zhì)是解答關(guān)鍵，注意把握蒸餾的原理和溫度計的位置，題目難度較大．