Question

【题目】2-硝基-1,3-苯二酚由间苯二酚先磺化，再硝化，后去磺酸基生成。原理如下：

部分物质的相关性质如下：

名称	性状	熔点/℃	水溶性（常温）
间苯二酚	白色针状晶体	110.7	易溶
2-硝基-1,3-苯二酚	桔红色针状晶体	87.8	难溶

制备过程如下：

第一步：磺化。称取一定质量的间苯二酚，碾成粉末放入烧瓶中，慢慢加入适量浓硫酸并不断搅拌，控制温度在一定范围内反应 15 min（如图 1）。

第二步：硝化。待磺化反应结束后将烧瓶置于冷水中，充分冷却后加入“混酸”，控制温度继续搅15 min。第三步：蒸馏。将硝化反应混合物的稀释液转移到圆底烧瓶 B 中，然后用图 2 所示装置进行水蒸气蒸馏，收集馏出物，得到 2-硝基-1,3-苯二酚粗品。

请回答下列问题：

（1）磺化步骤中控制温度最合适的范围为（填字母）________。

a.30 ℃～60 ℃ b.60 ℃～65 ℃ c.65 ℃～70 ℃ d.70 ℃～100 ℃

（2）酚羟基邻对位的氢原子比较活泼，均易被取代，请分析第一步磺化引入磺酸基基团（-SO3H）的作用是_______________________。

（3）硝化步骤中制取“混酸”的具体操作是______________________。

（4）下列说法正确的是_______________。

a 直型冷凝管内壁中可能会有红色晶体析出

b 图 2 中的冷凝管能用图 1 中的冷凝管代替

c 烧瓶A中长玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故，又能防止压强过小引起倒吸。

（5）蒸馏步骤中，水蒸气蒸馏的作用是__________________。可通过________（填操作）进一步提纯 2-硝基-1,3-苯二酚。

Answer 1

【答案】b 防止硝基取代两个酚羟基对位上的氢原子 在烧杯中加入适量的浓硝酸，沿杯壁缓慢加入一定量的浓硫酸，边加边搅拌，冷却 ac 将转化为,同时将其通过蒸馏从混合物中分离提纯 过滤

【解析】

由于酚羟基邻对位的氢原子比较活泼，均易被取代，因此第一步进行磺化反应，磺化反应时控制温度60 ℃～65 ℃反应 15 min左右生成，在与浓硝酸、浓硫酸加热反应生成，第三步在蒸馏的作用下反应生成，2-硝基-1，3-苯二酚是难溶于水的桔红色针状晶体，通过过滤得到2-硝基-1，3-苯二酚。

（1）根据题中信息和为控制适当的反应速率，因此磺化步骤中控制温度最合适的范围为60 ℃～65 ℃；故答案为：b。

（2）酚羟基邻对位的氢原子比较活泼，均易被取代，因此第一步磺化引入磺酸基基团(－SO3H)是避免第二步引入硝基时取代两个酚羟基对位上的氢原子；故答案为：防止硝基取代两个酚羟基对位上的氢原子。

（3）硝化步骤中制取“混酸”的操作与浓硫酸的稀释相似，要防止硝酸挥发及暴沸，应将浓硫酸加入到硝酸中，其操作为在烧杯中加入适量的浓硝酸，沿杯壁缓慢加入一定量的浓硫酸，边加边搅拌，冷却；故答案为：在烧杯中加入适量的浓硝酸，沿杯壁缓慢加入一定量的浓硫酸，边加边搅拌，冷却。

（4）a. 根据题中信息2-硝基-1，3-苯二酚被冷却后可能以固体形式出现，因此直型冷凝管内壁中可能会有红色晶体析出，故a正确；b. 球形冷凝管有冷凝回流，冷凝效果更好，将图2中的冷凝管能用图1中的冷凝管代替，可能会堵塞冷凝管，故b错误；c. 烧瓶A中长玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故，又能防止压强过小引起倒吸，故c正确；综上所述，答案为：ac。

（5）根据题中信息，反应要进行蒸馏，发生第三步反应，而且还要将通过蒸馏从混合物中分离提纯，因此水蒸气蒸馏的作用是将转化为，同时将其通过蒸馏从混合物中分离提纯。是难溶于水的桔红色针状晶体，因此通过过滤进一步提纯 2-硝基-1，3-苯二酚；故答案为：将转化为，同时将其通过蒸馏从混合物中分离提纯；过滤。