Question

5．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸．反应原理：
已知：甲苯的熔点为-95℃，沸点为110.6℃，易挥发，密度为0.866g/cm³；
苯甲酸的熔点为122.4℃，在25℃和95℃下在水中溶解度分别为0.344g和6.8g．
Ⅰ．【制备产品】将30.0mL甲苯和25.0mL 1mol/L高锰酸钾溶液在100℃下反应30min，装置如图1所示．

（1）仪器A的名称为冷凝管，A的进水口为a（填“a”或“b”）．支管的作用是平衡压强，使甲苯顺利滴入三颈烧瓶．
（2）在本实验中，三颈烧瓶最合适的容积是B（填字母）．
A．50mL    B．100mL     C．250mL     D．500mL
Ⅱ．【分离产品】该同学设计如图2流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯．
（3）操作Ⅰ的名称是分液；含有杂质的产物经操作Ⅱ进一步提纯得无色液体甲苯，则操作Ⅱ的名称是蒸馏．
Ⅲ．【纯度测定】称取1.220g白色固体，配成100mL甲醇溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/LKOH标准溶液滴定，重复滴定四次，每次消耗的体积如表所示．

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

（4）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则测定结果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．计算样品中苯甲酸纯度为96%．
（5）从白色固体B中得到纯净的苯甲酸的实验方法是：重结晶．

Answer 1

分析 （1）根据仪器构造A为冷凝管；逆流的冷却的效率高，下方为进水口；支管连接了恒压滴液漏斗中的液体上、下方，使恒压滴液漏斗中的液体上、下方的压强相等，便于甲苯顺利滴入三颈烧瓶；
（2）30.0mL甲苯和25.0mL 1mol/L高锰酸钾溶液，总共55mL液体，据此选择三颈烧瓶的规格；
（3）依据流程经过操作Ⅰ得到有机相和水相，说明为分液，通过物质沸点差异从有机相中获得甲苯的方法为蒸馏；
（4）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则读取的溶液的体积小于实际用掉的溶液的体积，据此判断；根据苯甲酸纯度=$\frac{苯甲酸的质量}{样品的质量}$×100%计算纯度；
（5）苯甲酸的溶解度随温度的升高而增大，选择重结晶得到纯净的苯甲酸．

解答 解：（1）根据仪器构造仪器A为冷凝管，由逆流的冷却的效率高的原理可知，进水口应在冷凝管的下方a处，支管连接了恒压滴液漏斗中的液体上、下方，使恒压滴液漏斗中的液体上、下方的压强相等，便于甲苯顺利滴入三颈烧瓶；
故答案为：冷凝管；a；平衡压强，使甲苯顺利滴入三颈烧瓶；
（2）本实验中用到的液体30.0mL甲苯和25.0mL 1mol/L高锰酸钾溶液，体积约为55mL，所以选择100mL的三颈烧瓶；
故答案为：B；
（3）由流程知操作Ⅰ是有机相甲苯与水相分离，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体；
故答案为：分液；蒸馏；
（4）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则读取的溶液的体积小于实际用掉的溶液的体积，所以测定结果偏小；第三次实验数据相差太大，舍去，则消耗氢氧化钾的体积为$\frac{24.00+24.10+23.90}{3}$mL=24.00mL，苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1：1反应，所以物质的量相同，苯甲酸纯度=$\frac{2.4×1{0}^{-3}mol×4×122/mol}{1.22g}$×100%=96%；
故答案为：偏小；96%；  
（5）苯甲酸的溶解度随温度的升高而增大，选择重结晶得到纯净的苯甲酸；
故答案为：重结晶．

点评 本题考查了物质制备的实验分析判断，涉及仪器，物质分离条件，试剂选择，样品纯度的计算，注意答题时从题中获取有用的信息，题目难度中等．