Question

苯酚具有弱酸性，在空氣中易被氧化。工業(yè)上以苯、硫酸、氫氧化鈉、亞硫酸鈉為原料合成苯酚的方法可簡單表示為：

（1）根據(jù)上述反應(yīng)判斷下列三種物質(zhì)的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?u>          （填序號）。

A．             B．               C．H₂SO₃

（2）步驟④與使用CO₂相比，使用SO₂的優(yōu)點(diǎn)是                     （答一個(gè)方面）。

（3）經(jīng)反應(yīng)④得到的產(chǎn)物除外、可能還含有OH^－、SO₃^2-、HSO₃^-等微粒。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，證明溶液中存在、SO₃^2-、HSO₃^-，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。

限選儀器及試劑：試管、滴管、玻璃棒、過濾裝置和濾紙；2mol·L^－1鹽酸、1mol·L^－1 BaCl₂溶液、品紅溶液、0.01 mol·L^－1酸性KMnO₄溶液、1 mol·L^－1 FeCl₃溶液、飽和溴水等。

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量待測液于試管中，加入足量的1 mol·L－1BaCl2溶液，靜置、過濾，得濾液和沉淀。將濾液分置于試管A、B中，沉淀置于試管C中。
步驟2：往試管A中加入                                                               。	，說明溶液中含有HSO3-。
步驟3：往試管B中加入                         。	。
步驟4：往試管C中加入2 mol·L－1鹽酸酸化，再滴入1～2滴品紅溶液。	，說明溶液中含有SO32-。

（4）純度測定：稱取1.00g產(chǎn)品溶解于足量溫水中，向其中加入足量飽和溴水（產(chǎn)品中除苯酚外，不含其它與飽和溴水反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)），苯酚全部生成三溴苯酚沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，稱得沉淀質(zhì)量為3.31g，則產(chǎn)品中苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為              。（苯酚的分子式為C₆H₆O，三溴苯酚的分子式為C₆H₃Br₃O，它們的相對分子質(zhì)量分別為94、331）

 

Answer 1

【答案】

(16分)（1）A>C>B （3分）

（2）使用SO₂可防止被氧化（或SO₂可利用工業(yè)廢氣獲得，變廢為寶。其它合理答案也給分）（2分）

（3）（8分）方案一：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟2：往試管A中加入 足量2 mol·L－1鹽酸酸化，（1分）再滴入1~2滴品紅溶液（1分）。	品紅溶液褪色（1分）  ，說明溶液中含有HSO3-。
步驟3：往試管B中加入   幾滴FeCl3溶液（1分）   。	溶液顯紫色（1分），說明溶液中含有 （1分） 。
	沉淀溶解（1分），品紅溶液褪色（1分） ，說明溶液中含有SO32-。

 

評分說明：步驟2若用0.01 mol·L^－1酸性KMnO₄溶液，因有還原性，也能使酸性KMnO₄溶液褪色，對應(yīng)得分點(diǎn)不給分；步驟3改為“足量飽和溴水”、“溶液中產(chǎn)生白色沉淀”也給分，試劑用量錯(cuò)誤或無說明合扣1分。

（4）94.0%  （3分，有效數(shù)字錯(cuò)扣1分）

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)②能自發(fā)進(jìn)行，即2C₆H₅SO₃H+Na₂SO₃→2C₆H₅SO₃Na+SO₂↑+H₂O，說明苯磺酸的酸性比亞硫酸強(qiáng)；反應(yīng)④能自發(fā)進(jìn)行，即SO₂+H₂O+2C₆H₅ONa→2C₆H₅OH+Na₂SO₃，說明亞硫酸的酸性比苯酚強(qiáng)；綜上所述，酸性：苯磺酸>亞硫酸>苯酚，故酸性由強(qiáng)到弱的順序：A>C>B；（2）使用二氧化碳、二氧化硫分別制備苯酚的原理是：CO₂+H₂O+C₆H₅ONa→C₆H₅OH+NaHCO₃、SO₂+H₂O+2C₆H₅ONa→2C₆H₅OH+Na₂SO₃（或者SO₂+H₂O+C₆H₅ONa→C₆H₅OH+NaHSO₃），前者反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沒有還原性，對苯酚無保護(hù)作用，而后者生成的亞硫酸鈉（或亞硫酸氫鈉）、苯酚都具有還原性，都可以被空氣中的氧氣氧化，且亞硫酸鈉（或亞硫酸氫鈉）的還原性比苯酚強(qiáng)，優(yōu)先被氧氣氧化為硫酸鈉，因此使用SO₂制備的苯酚中混有的亞硫酸鈉（或亞硫酸氫鈉）可以防止被氧化（或SO₂可利用工業(yè)廢氣獲得，變廢為寶）；（3）根據(jù)苯酚、亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子的性質(zhì)，步驟1中發(fā)生的反應(yīng)可能是Ba²⁺+SO₃^2—=BaSO₃↓，所得濾液中可能含有亞硫酸氫根離子、苯酚，一定含有鋇離子和氯離子，濾渣的主要成分可能是亞硫酸鋇；由于亞硫酸氫根離子具有兩性和還原性，但題目限選試劑中沒有強(qiáng)堿，只能選擇鹽酸和品紅溶液檢驗(yàn)其存在，若往試管A中加入足量2mol/L鹽酸酸化，再滴入幾滴（或少量）品紅溶液，品紅溶液褪色或產(chǎn)生有刺激性氣味氣體，說明溶液中含有HSO₃^—；不能利用HSO₃^—的還原性檢驗(yàn)，因?yàn)楸椒�、HSO₃^—都具有還原性，苯酚會(huì)干擾HSO₃^—的檢驗(yàn)，往試管A中加入0.01mol/L酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色溶液褪色，不能說明溶液中含有HSO₃^—；步驟3中可以根據(jù)苯酚與濃溴水的取代反應(yīng)或與氯化鐵溶液的顯色反應(yīng)檢驗(yàn)，往試管B中加入幾滴1mol/LFeCl₃溶液，溶液變?yōu)樽仙�，說明溶液中含有苯酚；或者往試管B中加入幾滴飽和溴水，產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中含有苯酚；步驟4中反應(yīng)可能是BaSO₃+2HCl=BaCl₂+SO₂↑+H₂O，二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，說明溶液中含有SO₃^2—；（4）由于三溴苯酚的相對分子質(zhì)量為331，n=m/M，則三溴苯酚的物質(zhì)的量為0.0100mol；由于取代反應(yīng)中苯酚與三溴苯酚的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，則苯酚的物質(zhì)的量也是0.0100mol；由于苯酚的相對分子質(zhì)量為94，m=n•M，則參加反應(yīng)的苯酚的質(zhì)量為0.940g；由于苯酚產(chǎn)品的質(zhì)量為1.00g，其中苯酚的質(zhì)量為0.940g，則產(chǎn)品中苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.940/1.00×100%=94.0%，注意計(jì)算過程中均保留三位有效數(shù)字。

考點(diǎn)：考查探究實(shí)驗(yàn)及化學(xué)計(jì)算，涉及較強(qiáng)酸制較弱酸的復(fù)分解反應(yīng)、比較酸性的強(qiáng)弱順序、評價(jià)用二氧化硫制備苯酚比用二氧化碳制備苯酚的優(yōu)點(diǎn)、化學(xué)方程式、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)苯酚產(chǎn)品中的SO₃^2—和HSO₃^—、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)產(chǎn)品中苯酚的存在、利用苯酚的沉淀反應(yīng)測定產(chǎn)品的純度、三溴苯酚沉淀的質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用、苯酚的質(zhì)量和純度計(jì)算、有效數(shù)字的處理等。