Question

11．甲苯（）是一種重要的化工原料，能用于生產(chǎn)苯甲醛（）、苯甲酸（）等產(chǎn)品．下表列出了有關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)，請(qǐng)回答：

名稱	性狀	熔點(diǎn)（℃）	沸點(diǎn)（℃）	相對(duì)密度 （ρ水=1g/cm3）	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8660	不溶	互溶
苯甲醛	無色液體	-26	179	1.0440	微溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	122.1	249	1.2659	微溶	易溶

注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶．
實(shí)驗(yàn)室可用如圖裝置模擬制備苯甲醛．實(shí)驗(yàn)時(shí)先在三頸瓶
中加入0.5g固態(tài)難溶性催化劑，再加入15mL冰醋酸（作為溶劑）和2mL甲苯，攪拌升溫至70℃，同時(shí)緩慢加入12mL過  氧化氫，在此溫度下攪拌反應(yīng)3小時(shí)．
（1）裝置a的名稱是球形冷凝管，主要作用是冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率．
（2）三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為，此反應(yīng)的原子利用率理論上可達(dá)66.25%．【原子利用率=$\frac{期望產(chǎn)物的總質(zhì)量}{全部反應(yīng)物的總質(zhì)量}$×100%】
（3）經(jīng)測(cè)定，反應(yīng)溫度升高時(shí)，甲苯的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，但溫度過高時(shí)，苯甲醛的產(chǎn)量卻有所減少，可能的原因是溫度過高時(shí)過氧化氫分解速度加快，實(shí)際參加反應(yīng)的過氧化氫質(zhì)量減小，影響產(chǎn)量．
（4）反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫時(shí)，還應(yīng)經(jīng)過過濾、蒸餾（填操作名稱）等操作，才能得到苯甲醛粗產(chǎn)品．
（5）實(shí)驗(yàn)中加入過量過氧化氫且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸．
①若想從混有苯甲酸的苯甲醛中分離出苯甲酸，正確的操作步驟是dacb（按步驟順序填字母）．
a．對(duì)混合液進(jìn)行分液                 
b．過濾、洗滌、干燥
c．水層中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH=2         
d．加入適量碳酸氫鈉溶液混合震蕩
②若對(duì)實(shí)驗(yàn)①中獲得的苯甲酸產(chǎn)品進(jìn)行純度測(cè)定，可稱取2.500g產(chǎn)品，溶于200mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶，滴加2～3滴酚酞指示劑，然后用預(yù)先配好的0.1000mol/L KOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)消耗KOH溶液18.00mL．產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為87.84%．【苯甲酸相對(duì)分子質(zhì)量：122.0】

Answer 1

分析 （1）由儀器a結(jié)構(gòu)可知為球形冷凝管，甲苯揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低；
（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時(shí)還生成水；原子利用率=（預(yù)期產(chǎn)物的總質(zhì)量÷全部反應(yīng)物的總質(zhì)量）×100%；
（3）溫度過高時(shí)過氧化氫分解，實(shí)際參加反應(yīng)的過氧化氫質(zhì)量減小，影響產(chǎn)量；
（4）反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫時(shí)，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸；
（5）實(shí)驗(yàn)中加入過量的過氧化氫并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí)，會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸．
①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸；
②苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量，再計(jì)算產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）儀器a具有球形特征的冷凝管，名稱為為球形冷凝管，甲苯揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低，冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)導(dǎo)致產(chǎn)率降低，
故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率；
（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時(shí)還生成水，反應(yīng)方程式為：，此反應(yīng)中原子利用率=$\frac{106}{160}$×100%=66.25%；
故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產(chǎn)品產(chǎn)率；；66.25%；
（3）但溫度過高時(shí)過氧化氫分解速度加快，實(shí)際參加反應(yīng)的過氧化氫質(zhì)量減小，苯甲醛的產(chǎn)量卻有所減少，
故答案為：溫度過高時(shí)過氧化氫分解速度加快，實(shí)際參加反應(yīng)的過氧化氫質(zhì)量減小，影響產(chǎn)量；
（4）反應(yīng)完畢后，反應(yīng)混合液經(jīng)過自然冷卻至室溫時(shí)，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸，
故答案為：過濾、蒸餾；
（5）實(shí)驗(yàn)中加入過量的過氧化氫并延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí)，會(huì)使苯甲醛產(chǎn)品中產(chǎn)生較多的苯甲酸．
①先與碳酸氫鈉反應(yīng)之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸，再洗滌、干燥得到苯甲酸，故正確的操作步驟是：dacb，
故答案為：dacb；
②若對(duì)實(shí)驗(yàn)①中獲得的苯甲酸產(chǎn)品進(jìn)行純度測(cè)定，可稱取2.500g產(chǎn)品，溶于200mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶，滴加2～3滴酚酞指示劑，然后用預(yù)先配好的0.1000mo/L KOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)消耗KOH溶液18.00mL．
苯甲酸的物質(zhì)的量等于消耗KOH物質(zhì)的量，則2.500g產(chǎn)品中苯甲酸為0.018L×0.1mol/L×$\frac{200}{20}$×122g/mol=2.196g，產(chǎn)品中苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{2.196g}{2.5g}$×100%=87.84%；
故答案為：87.84%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)含量測(cè)定等，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．