题目内容

15．苯甲酸广泛用于医药、食品、染料、化工等领域．如图1是实验室制备苯甲酸的一种方法．
反应原理：

相关资料：
名称相对分子质量性状熔点/℃溶解度
水乙醇
甲苯92无色液体易烯易挥发-95不溶易溶
苯甲酸122白色片状或针状晶体122.4（100℃升华）25℃0.35g
80℃2.7g		易溶
实验步骤：
①如图2组装反应装置（冷凝水、夹持及加热装置未画出），并在三颈烧瓶中依次加入120mL水、稍过量高锰酸钾和3.0mL甲苯（密度为0.866g/mL）．
②将三颈烧瓶中的混合液体搅拌、加热至沸腾，直到甲苯完全反应．
③趁热过滤反应混合物．若滤液呈紫色，则需加入适量的亚硫酸氢钠溶液至紫色褪去后再过滤，用热水洗涤滤渣，洗涤液合并至滤液中．
④用冰水冷却滤液，然后用浓盐酸酸化，过滤，用少量冷水洗涤滤渣，得到苯甲酸粗产品，经重结晶得到精制的苯甲酸．
回答下列问题：
（1）仪器 a名称为（蛇形）冷凝管．
（2）判断甲苯己完全反应的现象是三颈烧瓶中混合液不再分层、回流液不再出现油珠．
（3）实验步骤④中，用少量冷水而不用热水洗涤滤渣的目的是减少苯甲酸因溶解造成损失；苯甲酸粗产品除了可用重结晶法精制外，还可用升华法．
（4）精制的苯甲酸纯度测定：称取1.220g样品，用稀乙醇溶解并配成100mL溶液，分别取25.00mL溶液，用0.1000mo1•L-1NaOH标准溶液滴定，三次滴定消耗NaOH溶液的体积分别为V1=22.48mL．V2=22.52mL．V3=23.80mL．
①配制溶液时用稀乙醇而不用蒸馏水作溶剂的原因是常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇．
②若用酚酞作指示剂，确定滴定终点的现象是滴加最后一滴氢氧化钠标准溶液后，溶液由无色变为浅红色，且30秒不褪色．
③产品的纯度为90%．

分析 （1）依据装置图中仪器图形可知a为蛇形冷凝管；
（2）根据物质的溶解性可知，完全反应时：溶液不分层、回流液不再出现油珠；
（3）温度较高时，苯甲酸溶解度增大，会溶解而损失；由表中数据可知，苯甲酸具有升华性质；
（4）①由表中数据可知，常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②苯甲酸反应完毕，加入最后一滴NaOH溶液，溶液呈弱碱性，溶液变为浅红色；
③第三次与前两次消耗氢氧化钠的体积相差较大，应舍弃，第1、2次消耗氢氧化钠溶液的体积的平均值为氢氧化钠溶液体积，苯甲酸与氢氧化钠按1：1反应，则 n（苯甲酸）=n（NaOH），再根据m=nM计算m（苯甲酸），进而计算样品中苯甲酸的纯度．

解答 解：（1）装置图中仪器图形可知a为蛇形冷凝管，冷凝回流，故答案为：蛇形冷凝管；
（2）反应中得到苯甲酸钾，而苯甲酸钾溶于水，甲苯不溶于水，完全反应时：三颈烧瓶内溶液不分层、回流液不再出现油珠，故答案为：三颈烧瓶中混合液不再分层；
（3）温度较高时，苯甲酸溶解度增大，用少量冷水洗涤可以减少苯甲酸因溶解造成的损失；由表中数据可知，苯甲酸具有升华性质，可以利用升华法进行提纯，
故答案为：减少苯甲酸因溶解造成的损失；升华；
（4）①由表中数据可知，常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇，故配制溶液时用稀乙醇而不用蒸馏水作溶剂，故答案为：常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②反应到达终点时，加入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色，
故答案为：滴加最后一滴氢氧化钠标准溶液后，溶液由无色变为浅红色，且30秒不褪色；
③第三次与前两次消耗氢氧化钠的体积相差较大，应舍弃，消耗氢氧化钠溶液的体积为$\frac{22.48ml+22.52ml}{2}$=22.5mL，苯甲酸与氢氧化钠按1：1反应，则n（苯甲酸）=n（NaOH）=0.1000mol•L-1 ×0.0225L=0.00225mol，则其总质量为0.00225mol×122g/mol×$\frac{100ml}{25ml}$=1.098g，所以产品中苯甲酸质量分数为$\frac{1.098g}{1.22g}$×100%=90%，
故答案为：90%．

点评 本题考查制备实验方案设计、对实验操作分析评价、滴定原理的应用等，掌握反应原理是解答的关键，考查学生综合解题能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．乙酸丁酯（CH3COOCH2CH2CH2CH3）是具有果香味的香精，经酯化反应可进行乙酸丁酯的合成．有关物质的物理性质见表．合成过程如下：第一步：将丁醇和过量的乙酸混合加热发生酯化反应；第二步：洗涤提纯；第三步：蒸馏提纯．
乙酸1-丁醇乙酸丁酯
熔点/℃16.6-89.5-73.5
沸点/℃117.9117126.3
密度/g•cm-31.050.810.88
水溶性互溶互溶不溶

（1）上述是合成和提纯乙酸丁酯的有关装置图，请写出合成和提纯乙酸丁酯的操作顺序（填字母）
C→F→E→A→D→B．
（2）C装置中除了装有1-丁醇和过量的乙酸外，还需要加入浓硫酸、沸石．装置C中冷凝管的作用是：冷凝回流挥发的乙酸和丁醇；
（3）步骤F：酯化反应完成后，向卸下的烧瓶中加入25mL水的作用是溶解吸收未反应的酸和醇．A装置中Na2CO3溶液的作用是除去乙酸丁酯中过量的乙酸．
（4）装置A的分液漏斗中液体分为两层，乙酸丁酯应在上（填上、下）层．
（5）第一步酯化反应过程中可能得到的有机副产物有CH2=CH-CH2-CH3，CH3-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-CH3（写出两种物质的结构简式）．
6．为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）
称取粗盐$→_{①}^{溶解}$$→_{②}^{BaCl_{2}}$$→_{④}^{Na_{2}CO_{3}}$$→_{⑤}^{（）}$滤液$→_{⑥}^{适量盐酸}$$→_{⑦}^{蒸发、结晶、烘干}$精盐
称取粗盐滤液精盐 称取粗盐①②③④⑤⑥⑦蒸发、结晶、烘干 溶解  BaCl2   Na2CO3NaOH适量盐酸
（1）判断BaCl2已过量的方法
（1）判断BaCl2已过量的方法是取第②步后的上层清液1～2滴于点滴板上（或取少量上层清液于试管中），再滴入1～2滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl2已过量（合理答案皆可）．
（2）第④步中，写出相应的离子方程式：Ca2++CO32-=CaCO3↓； Ba2++CO32-=BaCO3↓；
（3）在中填写所使用除杂试剂的化学式NaOH，在⑤中的操作名称是过滤．
（4）从实验设计方案优化的角度分析步骤②和④可否颠倒否（填“是”或“否”，如果“否”，请说明理由．）原因是：过量的BaCl2必须要用Na2CO3除去，步骤复杂；步骤③和④可否颠倒是．
（5）若先用盐酸再进行操作⑤，将对实验结果产生影响，其原因是：会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度．
3．硫酸铜溶液常用于农业上制波尔多液．下图是用废铜料（铁、铜混合物）来生产硫酸铜的过程，请根据图1回答下列问题．

（1）试剂X的化学式为H2SO4，操作①的名称为过滤．
（2）甲同学认为途径Ⅰ比途径Ⅱ更为合理，其理由是ad（填编号）
a．对环境污染少      b．反应速率快
c．铜的利用率高      d．硫酸的利用率高
（3）实验室用浓硫酸与铜反应，采用下列装置（图2）制备并收集干燥的SO2气体．

①A装置的名称分液漏斗．
②连接上述仪器的正确顺序是（填各接口处的字母）：a接d，e接b（f），c（g）接g（b），f（c）接h．
10．有机合成在制药工业上有着极其重要的地位．现用硝基苯制取苯胺，再用苯胺制得无色晶体乙酰苯胺（具有退热镇痛作用的药物）．
①化学反应原理为：
②相关物质的物理常数
物质相对分子质量熔点（℃）沸点溶解度（g）
水乙醇
苯胺93-61843.42（20℃）任意比混溶
乙酸6017117.9任意比混溶任意比混溶
乙酰苯胺1351143040.56（20℃）
3.45（50℃）
5.20（100℃）		36.9（20℃）
③制备乙酰苯胺的装置及过程如图所示：

已知：Ⅰ苯胺易被氧化；Ⅱ韦氏分馏柱作用与原理类似于冷凝管
请回答以下问题：
（1）加入锌粒的目的是制备氢气防止苯胺被氧化；韦氏分馏柱作用的是冷凝回流乙酸和苯胺，提高原料的利用率；
（2）步骤1中保持柱顶温度约为105℃，则锥形瓶中收集到的馏分主要是H2O；
（3）步骤2中将反应液倒入水中的目的是洗去未反应的乙酸和苯胺，同时降低乙酰苯胺的溶解度，促使其析出；
（4）步骤3中洗涤剂最好选择A；
A．冷水   B．热水   C．15%的乙醇溶液   D．NaOH溶液
（5）步骤4重结晶的过程：粗产品溶于沸水中配成饱和溶液→再加入少量蒸馏水→加入活性炭脱色→加热煮沸→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥；
（6）上述制备过程的产率是35.29%．（结果保留4位有效数字）．
20．有机物的反应往往伴随副反应发生，因此需要分离提纯．有一种水果香精的合成步骤如下：
Ⅰ合成：
在干燥的圆底烧瓶中加11.5mL（9.3g，0.125mol）正丁醇、7.2mL（7.5g，0.125mol）冰醋酸（乙酸）和3～4滴浓H2SO4，摇匀后，加几粒沸石，再按图1所示装置安装好．在分水器中预先加入5.00mL水，其水面低于分水去回流支管下沿3～5mm，然后用小火加热，反应大约40min．
Ⅱ分离提纯：
①%2当分水器中的液面不再升高时，冷却，放出分水器中的水，把反应后的溶液与分水器中的酯层合并，转入分液漏斗中，用10mL10%碳酸钠溶液洗至酯层无酸性（pH=7），充分震荡后静置，分去水层．
②将酯层倒入小锥形瓶中，加少量无水硫酸镁干燥（生成MgSO4•7H2O晶体）
③将乙酸正丁酯粗产品转入50mL蒸馏烧瓶中，加几粒沸石进行常压蒸馏，收集产品，主要试剂及产物的物理常数如下：
化合物正丁醇冰醋酸乙酸正丁酯正丁醚
密度/（g/mL）0.8101.0490.8820.7689
沸点/℃117.8118.1126.1143
在水中的溶解性易溶易溶难溶难溶
制备过程中还可能存在的副反应有
2CH3CH2CH2CH2OH $?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O
根据以上信息回答下列问题：
（1）写出合成乙酸正丁酯的化学方程式CH3CH2CH2CH2OH+CH3COOH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O．
（2）如图1整个装置可看作由分水器、圆底烧瓶和冷凝管组成，其中冷水应从b（填a或b）管口通入．
（3）步骤①中碳酸钠溶液的作用主要是除去硫酸、乙酸、正丁醇．
（4）在操作步骤②后（即酯层用无水硫酸镁干燥后），应先过滤（填实验操作名称），然后将乙酸正丁酯粗产品转入蒸馏烧瓶中，如果蒸馏装置如图2所示，则收集到的产品中可能混有正丁醚杂质．
（5）步骤③的常压蒸馏，需控制一定的温度，你认为在bd中加热比较合适（请从下列选项中选择）．
A．水       B．甘油（沸点290℃）       C．沙子      D．石蜡油（沸点200～300℃）
（6）反应结束后，若放出的水为6.98mL（水的密度为1g/mL），则正丁醇的转化率约为88%．
7．自然界地表层存在大量铁、铜的硫化物．现制得含氯化亚铁杂质的氯化铜水溶液，为制取纯净的CuCl2•2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯．

已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始和完全沉淀时的pH，见表．请回答：
Fe3+Fe2+Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH1.974.7
氢氧化物完全沉淀时的pH3.296.7
（1）加入氧化剂的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，便于生成沉淀而与Cu2+分离．
（2）最适合作氧化剂X的是C（填序号）．
A．K2Cr2O7   B．NaClO
C．H2O2     D．KMnO4
在酸性条件下，氧化剂X与Fe2+反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2 H2O．
（3）加入的物质Y以调节溶液pH，Y的化学式是CuO或Cu（OH）2或CuCO3或Cu2（OH）2CO3，pH的范围是调节溶液的pH至3.2～4.7．
（4）只能在HCl气流中加热浓缩才能得到CuCl2•2H2O晶体，HCl气流起的作用是：防止加热过程中CuCl2发生水解生成Cu （OH）2．
（5）已知Ksp（ZnS）＞Ksp（CuS）．地表层原生铜的硫化物经氧化、水浸作用后变成CuSO4溶液，再向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS慢慢转变为铜蓝（CuS）．用离子方程式解释ZnS能转变为CuS的原因Cu2+（aq）+ZnS（s）═Zn2+（aq）+CuS（s）．
4．在周期表中1～36号之间的W、X、Y、Z、Q六种元素，它们的原子序数依次增大，已知W与其余五种元素既不同周期也不同主族，X原子的L层p轨道中有2个电子，Y元素原子的最外层有3个自旋方向相同的未成对电子，Z元素原子基态时，核外电子排布在3个能级上，且有2个未成对电子．Q元素在第四周期，原子的K层电子数与最外层电子数之比为2：1，其d轨道处于全充满状态．
（1）按电子排布，Q元素在周期表中属ds区．
（2）第一电离能Y＞Z，电负性Y＜Z（填“＞”，“=”或“＜”）．
（3）W与Z形成的常见化合物有W2Z、W2Z2，W与Y能形成多种二元化合物，如YW3、Y2W4、Y3W5、Y4W6…，W2Z分子中Z原子的杂化类型为sp3杂化，YW3分子的立体构型为三角锥形，YW3极易溶于W2Z的主要原因有都是极性分子，相似相溶；NH3与H2O分子间可形成氢键；NH3与H2O发生反应．
（4）若向含有Q2+的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，得到深蓝色溶液后再加乙醇，有深蓝色晶体析出，该晶体阳离子中含有的化学键有配位键、极性键．
（5）Q+与Y3-形成的晶胞结构如图所示，阴、阳离子间的核间距为 a pm，阿伏加德罗常数用NA 表示，则晶体的密度为$\frac{2.6×1{0}^{30}}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm-3．
5．分类是化学研究中常用的方法．下列分类方法中，不正确的是（　　）
A．依据分子组成中含有氢原子的数目，将酸分为一元酸、二元酸等
B．依据是否有电子转移，将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应
C．依据分散质粒子直径的大小，将分散系分为溶液、胶体、浊液
D．依据组成元素的种类，将纯净物分为单质和化合物

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