题目内容
（11分）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：
实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
已知：苯甲酸相对分子质量是122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点。
（1）操作Ⅰ为 ，操作Ⅱ为 。
（2）无色液体A是 ，定性检验A的试剂是 ，现象是 。
（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确。请在答题卡上完成表中内容。
序号 | 实验方案 | 实验现象 | 结论 |
① | 将白色固体B加入水中，加热，溶解，Ⅰ | 得到白色晶体和无色溶液 | ———— |
② | 取少量滤液于试管中， Ⅱ | 生成白色沉淀 | 滤液含有Cl- |
③ | 干燥白色晶体， Ⅲ | Ⅳ | 白色晶体是苯甲酸 |
（4）纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为 （保留两位有效数字）。
（1）分液，蒸馏；（2）甲苯，酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色；（3）Ⅰ 冷却、过滤，Ⅱ滴加2——3滴硝酸银溶液，Ⅲ加热使其熔化，并测其熔点，Ⅳ熔点为122.4℃；（4）96%。
【解析】
试题分析：根据题给信息知，一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，反应混合物为苯甲酸钾、氢氧化钾、二氧化锰和剩余的甲苯，经过滤除去不溶物二氧化锰，滤液为苯甲酸钾、氢氧化钾和剩余的甲苯，经操作Ⅰ分液得有机相为甲苯，加无水硫酸钠除去湿存水，经操作Ⅱ蒸馏得到无色液体A为纯净的甲苯液体；水相为氢氧化钾和苯甲酸钾的混合液，加入浓盐酸，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得白色固体B为苯甲酸和氯化钾的混合物。（1）根据上述分析知，操作Ⅰ为分液，操作Ⅱ为蒸馏；（2）无色液体A是甲苯，甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸而使酸性高锰酸钾溶液褪色，定性检验甲苯的试剂是酸性高锰酸钾溶液，现象是溶液褪色；（3）通过测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物。氯化钾可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；利用不同温度下的溶解度，分离混合物，得到晶体后通过测定熔点判断是否为苯甲酸；答案为：Ⅰ 冷却、过滤，Ⅱ滴加2——3滴硝酸银溶液，Ⅲ加热使其熔化，并测其熔点，Ⅳ熔点为122.4℃；（4）称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol，则苯甲酸物质的量为2.40×10-3mol，样品中苯甲酸的物质的量为9.6×10-3mol，质量为9.6×10-3mol×122g·mol—1 ，样品中苯甲酸的质量分数为9.6×10-3mol×122g·mol—1/1.22g×100%=96%。
考点：以苯甲酸的制备流程为载体考查物质的分离、提纯和检验，实验方案的设计及相关计算。
提纯下列物质（括号内为少量杂质），所选用的除杂试剂与分离方法正确的是
| 不纯物质 | 除杂试剂 | 分离方法 |
A | 乙酸乙酯（乙酸） | 饱和碳酸钠溶液 | 过滤 |
B | 乙烷（乙烯） | 酸性高锰酸钾溶液 | 洗气 |
C | 苯（Br2） | KOH溶液 | 分液 |
D | 苯（苯酚） | 浓溴水 | 过滤 |
（17分）CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二甲醚等多种有机物。工业上利用天然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气。
（1） 已知：CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0kJ/mol，且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。写出甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式 。
（2）在一定条件下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g)，测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示：
物质 浓度 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
CH4 | 0.2mol·L—1 | 0.13 mol·L—1 | 0.1 mol·L—1 | 0.1 mol·L—1 | 0.09 mol·L—1 |
H2 | 0 mol·L—1 | 0.2 mol·L—1 | 0.3 mol·L—1 | 0.3 mol·L—1 | 0.33 mol·L—1 |
时间/min①3—4min之间，化学平衡向___ ____反应方向移动（填“正”或“逆”）。
②3min时改变的反应条件是____________________（只填一种条件的改变）
（3）已知温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕对该反应的影响如图所示。
①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1____X2(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：p1_______p2
（4）以天然气（设杂质不参与反应）、KOH溶液为原料可设计成燃料电池
①放电时，正极的电极反应式_______________________________________
②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为 ____。
