Question

4．苯甲酸廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)，某興趣小組同學(xué)利用高錳酸鉀氧化甲苯制備苯甲酸（KMnO₄中性條件下還原產(chǎn)物為MnO₂，酸性條件下為Mn²⁺）

已知：苯甲酸相對(duì)分子量122，熔點(diǎn)122.4℃，在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g．
實(shí)驗(yàn)流程：
①往裝置A中加入2.7mL（2.3g）甲苯和125mL水，然后分批次加入8.5g稍過量的KMnO₄固體，控制反應(yīng)溫度約在100℃，當(dāng)甲苯層近乎消失，回流不再出現(xiàn)油珠時(shí)，停止加熱．
②將反應(yīng)混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加入濃鹽酸，經(jīng)操作I得白色較干燥粗產(chǎn)品．
③純度測(cè)定：稱取1.220g白色樣品，配成100mL苯甲酸溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/L KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，重復(fù)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

請(qǐng)回答：
（1）裝置A的名稱三頸燒瓶．若不用溫度計(jì)，本實(shí)驗(yàn)控制反應(yīng)溫度的措施為沸水浴加熱．
（2）白色粗產(chǎn)品中除了KCl外，其他可能的無機(jī)雜質(zhì)為MnCl₂．
（3）操作②中趁熱過濾的目的是防止苯甲酸結(jié)晶析出，減少其損失，操作I的名稱過濾、干燥．
（4）步驟③中用到的定量?jī)x器有分析天平，分析天平，50mL酸式、堿式滴定管．
（5）樣品中苯甲酸純度為96.00%．
（6）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視則測(cè)定結(jié)果將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）裝置A為三頸燒瓶；本實(shí)驗(yàn)控制反應(yīng)溫度約在100℃，可以采用水浴加熱；
（2）實(shí)驗(yàn)使用了KMnO₄做氧化劑，白色粗產(chǎn)品中除了KCl外，還有MnCl₂；
（3）苯甲酸在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g，操作②是要獲得苯甲酸溶液，要盡量減小苯甲酸的損失，從混合液中得到沉淀一般采用過濾、干燥；
（4）步驟③的稱量需要精確度高的分析天平才能保證精確度；
（5）第三次數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)差別較大舍去，平均消耗體積為24.00mL，求出KOH的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)方程式中物質(zhì)之間量的關(guān)系求出苯甲酸的物質(zhì)的量，再求轉(zhuǎn)化率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視，兩次度數(shù)距離偏小，測(cè)定結(jié)果也偏小．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知A為三頸燒瓶；本實(shí)驗(yàn)控制反應(yīng)溫度約在100℃，可以采用水浴加熱，而且要沸水加熱，
故答案為：三頸燒瓶；沸水浴加熱；
（2）實(shí)驗(yàn)使用了KMnO₄做氧化劑，KMnO₄中性條件下還原產(chǎn)物為MnO₂，同時(shí)生成KOH，再加濃鹽酸，除了生成苯甲酸，還有KCl和MnCl₂生成，所以可能的無機(jī)雜質(zhì)為為IKCl和MnCl₂；
故答案為：MnCl₂；
（3）苯甲酸在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g，操作②是要獲得苯甲酸溶液，要盡量減小苯甲酸的損失，所以過濾時(shí)要趁熱，防止苯甲酸結(jié)晶析出，減少其損失，將反應(yīng)混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加入濃鹽酸，生成的苯甲酸溶解度較小，以晶體的形式析出，從混合液中得到沉淀一般采用過濾、干燥；
故答案為：防止苯甲酸結(jié)晶析出，減少其損失；過濾、干燥；
（4）托盤天平只能準(zhǔn)確到0.1g，在步驟③中稱取1.220g白色樣品，所以需要精確度高的分析天平才能保證精確度；
故答案為：分析天平；
（5）第三次數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)差別較大舍去，平均消耗體積為$\frac{24.00+24.10+23.90}{3}$=24.00mL，則消耗的KOH的物質(zhì)的量為0.1000mol/L×0.02400L=0.002400mol，苯甲酸（）中含有一個(gè)羧基，與氫氧化鉀等物質(zhì)的量恰好反應(yīng)，則苯甲酸的物質(zhì)的量為0.002400mol；
晶體中苯甲酸的總物質(zhì)的量為0.002400mol×$\frac{100ml}{25ml}$=0.009600mol，
則樣品中苯甲酸純度為$\frac{0.009600mol×122g/mol}{1.220g}$×100%=96.00%；
故答案為：96.00%；
（6）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視，兩次度數(shù)距離偏小，即氫氧化鉀的體積偏小，則消耗的氫氧化鉀的物質(zhì)的量偏小，求出的苯甲酸的物質(zhì)的量偏小，所以苯甲酸的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)也偏小；
故答案為：偏�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了苯甲酸的制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重于制備實(shí)驗(yàn)操作、物質(zhì)的分離提純、數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算、滴定原理的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)的考查，清楚制備的原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．