Question

19．苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱及其它食品的防腐剂，也可用作染色和印色的媒染剂．某兴趣小组同学利用高锰酸钾氧化甲苯制备苯甲酸，制备原理如图1和实验主要装置如图2：
已知：①甲苯为无色澄清液体，微溶于水，沸点110.6℃．
     ②苯甲酸的熔点为122.4℃．
     ③苯甲酸在25℃和95℃时的溶解度分别为0.17g和6.8g．
实验流程：
Ⅰ、往三颈烧瓶中加入2.7mL（2.3g）甲苯和125mL水，然后分批次加入8.5g稍过量的KMnO₄固体，控制反应温度约在100℃，回流反应4小时．
Ⅱ、将反应混合物趁热过滤，洗涤滤渣，合并滤液与洗涤液，冷却后加入浓盐酸，经操作B得白色较干燥粗产品．
Ⅲ、纯度测定：称取1.220g白色样品，配成100mL苯甲酸溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol•L^-1KOH标准溶液滴定，重复滴定四次，每次消耗的体积如下表所示：

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

请回答：
（1）仪器A的名称（球形）冷凝管；
（2）判断甲苯被氧化完全的实验现象是甲苯层消失，回流液不再有明显的油珠；
（3）洗涤时，下列洗涤剂最合适的是B
    A、冷水      B、热水      C、乙醇        D、乙醇-水混合物
（4）根据实验流程Ⅱ，回答下列两个问题：
①操作B的名称过滤；
②如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，加亚硫酸氢钾的目的是将过量的KMnO₄反应掉，防止其与浓盐酸反应；
（5）实验所得的苯甲酸在结晶过程中常裹携KCl析出，除去产品中KCl的实验方法的名称是重结晶；
（6）样品中苯甲酸纯度为96.00%．

Answer 1

分析 （1）根据常用仪器的名称来解答；
（2）甲苯被完全氧化后，甲苯层消失，回流液不再有明显的油珠；
（3）苯甲酸在热水中的溶解度较小；
（4）①从混合液中得到沉淀一般采用过滤；②如果滤液呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，将高锰酸钾还原，否则浓盐酸可能被氧化成氯气；
（5）由苯甲酸在25C和95°C时的溶解度分别为0.17g和6.8g，则苯甲酸的溶解度随着温度的升高变化较大，而氯化钾的溶解度随着温度的升高变化不大；
（6）第三次数据与其它数据差别较大，舍去，然后求出其他三次的平均消耗体积，从而求出KOH的物质的量，根据反应方程式中物质之间量的关系求出苯甲酸的物质的量，再求质量分数．

解答 解：（1）由实验装置图可知A为（球形）冷凝管；
故答案为：（球形）冷凝管；
（2）由于甲苯被完全氧化后生成苯甲酸，甲苯层消失，回流液不再有明显的油珠出现，
故答案为：甲苯层消失，回流液不再有明显的油珠；
（3）苯甲酸在热水中的溶解度较小，所以洗涤时可以用热水洗涤，
故选B；
（4）①将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣，合并滤液与洗涤液，冷却后加入浓盐酸，生成的苯甲酸溶解度较小，以晶体的形式析出，从混合液中得到沉淀一般采用过滤；
故答案为：过滤；
②如果滤液呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，否则浓盐酸酸化时可能被高锰酸钾氧化成氯气，
故答案为：将过量的KMnO₄反应掉，防止其与浓盐酸反应；
（5）由苯甲酸在25C和95°C时的溶解度分别为0.17g和6.8g，则苯甲酸的溶解度随着温度的升高变化较大，而氯化钾的溶解度随着温度的升高变化不大，所以除去产品中KCl用重结晶；
故答案为：重结晶；
（6）第三次数据与其它数据差别较大，舍去，平均消耗体积为$\frac{24.00+24.10+23.90}{3}$mL=24.00mL，则消耗的KOH的物质的量为0.1000mol•L^-1×0.02400L=0.002400mol，苯甲酸（）中含有一个羧基，与等物质的量的氢氧化钾恰好反应，则25.00mL溶液中苯甲酸的物质的量也为0.002400mol；
晶体中苯甲酸的总物质的量为0.002400mol×$\frac{100ml}{25ml}$=0.009600mol，则样品中苯甲酸纯度为$\frac{0.009600mol×122g/mol}{1.220g}$×100%=96.00%；
故答案为：96.00%．

点评 本题主要考查了苯甲酸的制备实验方案设计，侧重于制备实验操作、物质的分离提纯、数据的处理和计算、滴定原理的应用等知识点的考查，掌握制备的原理是解答的关键，题目难度中等．