Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置制備一硝基甲苯。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①配制濃硫酸和濃硝酸(按體積比1∶3)的混合物(混酸)；

②在三頸瓶里裝15 mL甲苯；

③裝好其他藥品，并組裝好儀器；

④向三頸瓶中加入混酸，并不斷攪拌；

⑤控制溫度，大約反應(yīng)10分鐘至三頸瓶底有大量液體(淡黃色油狀)出現(xiàn)；

⑥分離出一硝基甲苯。(已知：甲苯的密度為0.866 g·cm－3，沸點(diǎn)為110.6 ℃；硝基苯的密度為1.20 g·cm－3，沸點(diǎn)為210.9 ℃)

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)方案中缺少一個(gè)必要的儀器，它是________。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是控制溫度在30 ℃左右，如果溫度過高，產(chǎn)生的后果是__________________________。

(2)簡(jiǎn)述配制混酸的方法：________________________________，濃硫酸的作用是_________________。

(3)L儀器名稱是________，進(jìn)水口是________。

(4)寫出甲苯與混酸反應(yīng)生成對(duì)硝基甲苯的化學(xué)方程式：______________，反應(yīng)類型為：________。

(5)分離產(chǎn)品方案如下：

操作1的名稱是________。

(6)經(jīng)測(cè)定，產(chǎn)品1的核磁共振氫譜中有3個(gè)峰，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________。

Answer 1

【答案】溫度計(jì) 生成二硝基甲苯、三硝基甲苯（或有副產(chǎn)物生成） 取一定量濃硝酸于燒杯中，向燒杯里緩緩注入濃硫酸，并用玻璃棒不斷攪拌 催化劑、吸水劑 冷凝管 b 取代反應(yīng)（或硝化反應(yīng)） 分液

【解析】

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，步驟⑤中需要控制溫度，因此方案中缺少一個(gè)必要的儀器為溫度計(jì)；本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是控制溫度在30 ℃左右，如果溫度過高，會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，如二硝基甲苯、三硝基甲苯等，故答案為：溫度計(jì)；生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副產(chǎn)物(或有副產(chǎn)物生成)；

(2)濃硫酸的密度大于硝酸，濃硝酸中有水，濃硫酸溶于水會(huì)放熱，所以配制混合酸的方法是：量取濃硝酸倒入燒杯中，再量取濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩注入燒杯，并不斷用玻璃棒攪拌，實(shí)驗(yàn)中濃硫酸是催化劑和吸水劑，故答案為：量取一定量濃硝酸倒入燒杯中，再量取濃硫酸沿?zé)�杯�?nèi)壁緩緩注入燒杯，并用玻璃棒不斷攪拌；催化劑和吸水劑；

(3)根據(jù)裝置圖可知，儀器L是直形冷凝管，用于冷凝回流，為了充分利用原料，提高生成物的產(chǎn)量，水流方向?yàn)槟媪�，進(jìn)水口為b，故答案為：冷凝管；b；

(4)甲苯與混酸加熱發(fā)生取代反應(yīng)，生成對(duì)硝基甲苯和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，故答案為：；取代反應(yīng)；

(5)根據(jù)流程圖，經(jīng)過操作1將混合液分成了有機(jī)混合物(主要含有一硝基甲苯)和無機(jī)混合物(主要含有硫酸)，由于一硝基甲苯難溶于水，與硫酸溶液分層，因此操作1為分液，故答案為：分液；

(6)產(chǎn)品中含有一硝基甲苯，產(chǎn)品1的核磁共振氫譜中有3個(gè)峰，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故答案為：。