Question

16．實驗室制備硝基苯的反應(yīng)原理和實驗裝置如下：+HO-NO₂$→_{50-60℃}^{H_{2}SO_{4}}$NO₂+H₂O△H＜0
反應(yīng)中存在的主要副反應(yīng)有：在溫度稍高的情況下會生成間二硝基苯．
有關(guān)數(shù)據(jù)列如下表：

物質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃	密度/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
間二銷基苯	89	301	1.57	微溶于水
濃硝酸		83	1.4	易溶于
濃硫酸		338	1.84	易溶于水

實驗步驟如下：①取100mL燒杯，用20mL濃硫酸與18mL濃硝酸配制混和酸，將混合酸小心加入B中；②把18mL（15.84g）苯加入A中；③向室溫下的苯中逐滴加入混酸，邊滴邊攪拌，混和均勻．在50～60℃下發(fā)生反應(yīng)，直至反應(yīng)結(jié)束；④將反應(yīng)液冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液、水洗滌并分液；⑤分出的產(chǎn)物加入無水CaCl₂顆粒，靜置片刻，然后倒入蒸餾燒瓶，棄去CaCl₂，進(jìn)行蒸餾純化，收集205～210℃餾分，得到純硝基苯18g．
回答下列問題：
（1）圖中裝置C的作用是冷凝回流．
（2）配制混合酸時，能否將濃硝酸加入到濃硫酸中，說明理由：不能，容易發(fā)生迸濺．
（3）為了使反應(yīng)在50℃～60℃下進(jìn)行，常用的方法是水浴加熱．反應(yīng)結(jié)束并冷卻至室溫后A中液體就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黃色的原因是溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的NO₂（或硝酸）等雜質(zhì)．
（4）在洗滌操作中，第二次水洗的作用是洗去殘留的NaOH及生成的鹽．
（5）在蒸餾純化過程中，因硝基苯的沸點高于140℃，應(yīng)選用空氣冷凝管，不選用水直形冷凝管的原因是以免直形冷凝管通水冷卻時導(dǎo)致溫差過大而發(fā)生炸裂．
（6）本實驗所得到的硝基苯產(chǎn)率是72%．

Answer 1

分析 （1）裝置C為球形冷凝管，起冷凝回流作用；
（2）配制混酸應(yīng)防止液體迸濺；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進(jìn)行，利用水浴加熱控制；溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的NO₂等雜質(zhì)；
（4）用氫氧化鈉洗去溶解少量酸，水洗除去未反應(yīng)的NaOH及生成的鹽；
（5）直形冷凝管通常需要通入冷凝水，溫差過大容易發(fā)生炸裂；
（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）裝置C為球形冷凝管，苯與濃硝酸都以揮發(fā)，C起冷凝回流作用，提高原料利用率，
故答案為：分液漏斗；冷凝回流；
（2）濃硝酸與濃硫酸混合會放出大量的熱，如將濃硝酸加入濃硫酸中，硝酸的密度小于濃硫酸，可能為導(dǎo)致液體迸濺，
故答案為：不能，容易發(fā)生迸濺；
（3）反應(yīng)在50℃～60℃下進(jìn)行，低于水的沸點，可以利用水浴加熱控制，受熱均勻，便于控制溫度，濃硝酸受熱易分解，溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的NO₂（或硝酸）等雜質(zhì)而呈黃色，
故答案為：水浴加熱；溶有濃硝酸分解產(chǎn)生的NO₂（或硝酸）等雜質(zhì)；
（4）先用水洗除去濃硫酸、硝酸，再用氫氧化鈉除去溶解的少量酸，最后水洗除去未反應(yīng)的NaOH及生成的鹽，
故答案為：洗去殘留的NaOH及生成的鹽；
（5）直形冷凝管通常需要通入冷凝水，以免直形冷凝管通水冷卻時導(dǎo)致溫差過大而發(fā)生炸裂，選用空氣冷凝管，不選用直形冷凝管，
故答案為：以免直形冷凝管通水冷卻時導(dǎo)致溫差過大而發(fā)生炸裂；
（6）苯完全反應(yīng)生成硝基苯的理論產(chǎn)量為15.84g×$\frac{123}{78}$，故硝基苯的產(chǎn)率為[18g÷（15.84g×$\frac{123}{78}$）]×100%=72%，
故答案為：72%．

點評 本題考查有機(jī)物制備實驗，涉及對裝置及操作的分析評價、物質(zhì)的分離提純、產(chǎn)率計算等，難度中等，注意操作規(guī)范性及儀器作用、滲透安全意識．