Question

17．苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業(yè)，某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸．反應原理（如圖）：

已知甲苯的熔點為-95°C，沸點為110.6°C，易揮發(fā)，密度為0.866g/cm³；苯甲酸的熔點為122.4°C，在25°C和95°C下溶解度分別為0.3g和6.9g．
【制備產品】將30.0mL甲苯和25.0mL1mol/L高錳酸鉀溶液在100°C下反應30min，裝置如圖1所示．
（1）圖中冷凝管的進水口為a（填“a”或“b”）．支管的作用是平衡壓強，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶．
（2）在本實驗中，三頸燒瓶最合適的容積是B（填字母）．
A．50mL  B．100mL  C．200mL  D．250mL
相對于用酒精燈直接加熱，用沸水浴加熱的優(yōu)點是便于控制溫度和使容器受熱均勻．
【分離產品】該同學設計如下流程分離粗產品苯甲酸和回收甲苯（如圖2）．
（3）操作Ⅰ的名稱是分液；含有雜質的產物經操作Ⅱ進一步提純得無色液體甲苯，則操作Ⅱ的名稱是蒸餾．
（4）測定白色固體的熔點，發(fā)現其在115°C開始熔化，達到130°C時仍有少量不熔．該同學推測白色固體是苯甲酸與KCl的混合物，設計了如下方案進行提純和檢驗，實驗結果表明推測正確，請完成表中內容．

序號	實驗方案	實驗現象	結論
①	將白色固體加入水中，加熱溶解，冷卻結晶、過濾．	得到白色晶體和無色溶液	╲
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液．	生成白色沉淀	濾液含Cl-
③	干燥白色晶體，加熱使其熔化，測其熔點．	白色晶體在122.4℃左右時完全熔化	白色晶體是苯甲酸

【純度測定】稱取1.220g白色晶體，配成100mL甲醇溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/LKOH標準溶液滴定，重復滴定四次，每次消耗的體積如下表所示．

	第一次	第二次	第三次	第四次
體積（mL）	24.00	24.10	22.40	23.90

（5）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視則測定結果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．計算樣品中苯甲酸純度為96%．

Answer 1

分析 （1）根據逆流的冷卻的效率高的原理判斷，支管連接了恒壓滴液漏斗中的液體上、下方，使恒壓滴液漏斗中的液體上、下方的壓強相等；
（2）本實驗中用到的液體體積約為55mL，據此選擇三頸燒瓶的規(guī)格，沸水浴加熱便于控制溫度和使容器受熱均勻；
（3）依據流程分析混合物分離的實驗方法和操作步驟；
（4）結合反應化學方程式中生成的產物和流程中分離步驟分析，白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物；依據苯甲酸熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；先檢驗苯甲酸的檢驗再檢驗氯化鉀的存在；
（5）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視則讀取的溶液的體積小于實際用掉的溶液的體積，據此判斷；根據苯甲酸純度=$\frac{苯甲酸的質量}{樣品的質量}$×100%計算純度．

解答 解：（1）根據逆流的冷卻的效率高的原理可知，進水口應在冷凝管的下方a處，支管連接了恒壓滴液漏斗中的液體上、下方，使恒壓滴液漏斗中的液體上、下方的壓強相等，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶，
故答案為：a；平衡壓強，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶；
（2）本實驗中用到的液體體積約為55mL，所以選擇100mL的三頸燒瓶，故選B，沸水浴加熱便于控制溫度和使容器受熱均勻，
故答案為：B；便于控制溫度和使容器受熱均勻；
（3）一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯；所以操作Ⅰ是分離出有機相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸餾的方法控制甲苯沸點得到純凈的甲苯液體，
故答案為：分液；蒸餾；
（4）通過測定白色固體B的熔點，發(fā)現其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔，推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，氯化鉀可以用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；利用不同溫度下的溶解度，分離混合物，得到晶體后通過測定熔點判斷是否為苯甲酸，所以實驗方案及現象為：

序號	實驗方案	實驗現象	結論
①	將白色固體B加入水中，加熱，溶解，冷卻結晶、過濾	得到白色晶體和無色溶液
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液	生成白色沉淀	濾液含有Cl-
③	干燥白色晶體，加熱使其熔化，測其熔點；	白色晶體在122.4℃左右時完全熔化	白色晶體是苯甲酸

故答案為：①冷卻結晶、過濾；②滴入適量的硝酸酸化的AgNO₃溶液；③加熱使其熔化，測其熔點；白色晶體在122.4℃左右時完全熔化；
（5）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視則讀取的溶液的體積小于實際用掉的溶液的體積，所以測定結果偏�。槐郊姿峒兌�=$\frac{苯甲酸的質量}{樣品的質量}$×100%=$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%=96%，
故答案為：偏�。�96%．

點評 本題考查了物質性質的實驗原理的分析判斷，物質分離條件，試劑選擇，操作步驟的理解應用，物質成分的實驗設計方案、步驟、試劑，樣品純度的計算，題目難度中等．