题目内容

6．芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备．芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强烈氧化时，最终都氧化成羧基．某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸．反应原理：
反应试剂、产物的物理常数：
名称相对分子质量性状熔点沸点密度溶解度
水乙醇乙醚
甲苯92无色液体易燃易挥发-95110.60.8669不溶易溶易溶
苯甲酸122白色片状或针状晶体122.42481.2659微溶易溶易溶
主要实验装置和流程如图1、2：
实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90℃时，反应一段时间，再停止反应，按如下流程（图3）分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

（1）无色液体A的结构简式为；操作Ⅱ为蒸馏．
（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除去未反应的高锰酸钾氧化剂，否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气．
（3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是ABD．
A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀
B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触
C．图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法
D．冷凝管中水的流向是下进上出
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入NaOH溶液，分液，水层再加入浓盐酸酸化，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸．
（5）纯度测定：称取1.220g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，进行滴定，消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol．产品中苯甲酸质量分数为96%．

分析 一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）A是甲苯；分离互溶且沸点不同的液体采用蒸馏方法；
（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；
（3）A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度；
B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触；
C．图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法；
D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反；
（4）甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸；
（5）苯甲酸和KOH溶液发生酸碱中和反应，根据苯甲酸和KOH之间的关系式计算苯甲酸的质量，从而计算苯甲酸的质量分数．

解答 解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）A是甲苯，其结构简式为；有机层中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，则操作II为蒸馏，
故答案为：；蒸馏；
（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：除去未反应的高锰酸钾氧化剂，否则用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气；
（3）A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；
B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触，所以在搅拌时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；
C．沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；
D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D正确；
故答案为：ABD；
（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入，应该先加NaOH溶液，甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸，
故答案为：NaOH溶液；浓盐酸酸化；
（5）设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol           1mol
0.025xmol    2.40×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：2.40×10-3mol
x=$\frac{2.4×1{0}^{-3}mol×1mol}{1mol×0.025mol}$=0.96，
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，其质量分数=$\frac{1.1712g}{1.220g}$=96%，
故答案为：96%．

点评 本题考查了实验方案设计、混合物的分离和提纯，侧重考查分析问题能力、计算能力，明确物质的性质是解本题关键，知道根据物质的性质选取合适的分离方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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11．对于溶液中某些离子的检验及结论一定正确的是（　　）
A．加入稀盐酸产生无色气体，将气体通入澄淸石灰水，溶液变浑浊，一定有CO32-
B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，一定有SO42-
C．加入KSCN溶液无明显现象，再加入新制氯水溶液变为血红色，一定有Fe2+
D．加入过量硝酸银溶液，产生白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不溶解，则一定含有C1-
12．已知反应：
①2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H1   
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2
在相同条件下：2H2O（g）═2H2O（l）的焓变为（　　）
A．△H1-△H2B．△H2-△H1C．△H1+△H2D．2△H1-2△H2
14．已知25℃时，电离常数Ka（HX）=3.6×10-4，溶度积常数Ksp（CaX2）=1.46×10-10．现向1L 0.2mol/LHX溶液中加入1L 0.2mol/LCaCl2溶液，则下列说法中正确的是（　　）
A．25℃时，0.1 mol/LHX溶液中pH=1
B．Ksp（CaX2）随温度和浓度的变化而变化
C．该体系中，c（Cl-）=c（Ca2+）
D．该体系中HX与CaCl2反应产生沉淀
1．要使等浓度、等体积的AlCl3、CaCl2、NaCl溶液中的Cl-完全转化为AgCl沉淀，所用0.1mol•L-1AgNO3溶液的体积之比为（　　）
A．1﹕2﹕3B．1﹕1﹕1C．2﹕3﹕6D．3﹕2﹕1
11．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：2NO2（g）（红棕色）?N2O4g）（无色），如图所示．
（1）曲线X （填“X”或“Y”）表示NO2的物质的量随时间的变化曲线．
（2）若降低温度，则v（正）减慢，v（逆）减慢．（填“加快”或“减慢”或“不变”）．
（3）若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v（NO2）=0.3mol/（L•s），乙中v（N2O4）=6mol/（L•min），则甲中反应更快．
（4）在0到3min中内N2O4的反应速率为0.05mol/（L•min）．
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）BCF；
A．v（NO2）=2v（N2O4）
B．容器内压强不再发生变化
C．X的体积分数不再发生变化
D．容器内气体原子总数不再发生变化
E．相同时间内消耗n mol的Y的同时生成2n mol的X
F．相同时间内消耗n mol的Y的同时消耗2n mol的X．
18．已知CO2可生成绿色燃料甲醇．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0 300℃时密闭容器中，当c（CO2）=1.00mol/L、c（H2）=1.60mol/L开始反应，结果如图所示，回答下列问题：
（1）使用催化剂Ⅰ时，反应在10h内的平均速率v（H2）=0.054 mol/（L•h）
（2）下列叙述正确的是A、D（填序号）
A．当容器内气体的密度不在改变时，反应不一定达到平衡
B．充入氩气增大压强有利于提高CO2的转化率
C．CO2平衡转化率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
（3）根据图中数据，利用“三段式”列式计算此反应在300℃时的平衡常数0.05 （mol/L）-2．
（4）根据上述平衡体系升温至400℃，则K（400℃）＜K（300℃）（填“＞”、“＜”或“=”）
15．绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如表：
25℃时pH值
饱和H2S溶液3.9
SnS沉淀完全1.6
FeS开始沉淀3.0
FeS沉淀完全5.5
（1）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+，最好选用的试剂为A．
A．KSCN溶液     B．NaOH溶液    C．KMnO4溶液
（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是除去溶液中的Sn2+离子，并防止Fe2+被氧化．
（3）操作IV的顺序依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗．
（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：
a．称取一定量的绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取一定量的待测溶液于锥形瓶中；c．再用硫酸酸化的KMnO4溶液滴定至终点．
①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为酸式滴定管（填仪器名称）．
②判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色．
16．Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr（OH）3 （s）?Cr3+（aq）+3OH-（aq）．常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=1.0×10-32，要使c（Cr3+）完全沉淀，溶液的pH应调至5．

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