Question

19．对氯苯甲酸是一种药物中间体，可用对氯甲苯为原料，通过高锰酸钾氧化法制备．反应如下：
Ⅰ．$→_{催化剂}^{KMnO_{4}}$
Ⅱ．$\stackrel{H+}{→}$

有关化合物的物理性质如下表：

	熔点/℃	沸点/℃	密度/g•cmˉ3	颜色	水溶性
对氯甲苯	7.5	162	1.07	无色	难溶
对氯苯甲酸	243	275	1.54	白色	微溶
对氯苯甲酸钾	具有盐的通性，属于可溶性盐，溶解度随温度升高而增大

实验步骤：
①在规格为250mL的三颈烧瓶（装置A）中加入一定量的催化剂、适量KMnO₄、100mL水；
②如图安装好装置，在分液漏斗（装置C）中加入6.00mL对氯甲苯，加热至93℃时，逐滴滴入对氯甲苯；
③控制温度在93℃左右，反应2h后，过滤，洗涤滤渣，将洗涤液与滤液合并，加入稀硫酸酸化；
④加热浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤滤渣，干燥后称量其质量为wg．
请回答下列问题：
（1）装置B的名称是冷凝管．
（2）下列有关实验的说法不正确的是AB
A．量取6.00mL对氯甲苯可选用25mL碱式滴定管
B．装置B中水流方向可从b口进a口出
C．控制温度在93℃左右，最好采用水浴加热
D．取步骤④最后一次洗涤液少量于试管中，向其中滴入BaCl₂溶液，可检验滤渣是否洗涤干净
（3）步骤②中对氯甲苯的加入方法是逐滴加入而不是一次性加入，理由是减少对氯甲苯的挥发，提高原料利用率．
（4）步骤③中过滤的目的是除去MnO₂，滤液中加入稀硫酸酸化，可观察到的实验现象是产生白色沉淀．
（5）洗涤滤渣最合适的洗涤剂，步骤③是C，步骤④是B．
A．乙醇         B．冷水         C．热水         D．滤液
（6）若用M₁表示对氯甲苯的式量、M₂表示对氯苯甲酸的式量，则本实验产率的计算表达式为$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%（不要求计算）．

Answer 1

分析 一定量的对氯甲苯和适量KMnO₄在93℃反应一段时间后停止反应生成对氯苯甲酸钾和二氧化锰，二氧化锰不溶于水，加入稀硫酸酸化，生成对氯苯甲酸，对氯苯甲酸属于可溶性盐，加热浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤滤渣得对氯苯甲酸，
（1）根据仪器的图形判断；
（2）A．对氯甲苯是一种优良的有机溶剂，对橡胶制品有明显的溶解腐蚀作用；
B．冷凝管应该是逆向通水；
C．水浴加热受热均匀；
D．因加入稀硫酸酸化，可能含有硫酸根离子，根据检验硫酸根离子的方法；
（3）少量逐滴加入对氯甲苯可减少对氯甲苯的挥发，从而提高原料利用率；
（4）二氧化锰不溶于水，过滤可除去；对氯苯甲酸钾与稀硫酸反应生成对氯苯甲酸，对氯苯甲酸微溶于水，是白色沉淀；
（5）根据趁热过滤得到对氯苯甲酸钾以及对氯苯甲酸经冷却结晶得到；
（6）根据关系式：～来计算．

解答 解：（1）由仪器的图形可知，B为冷凝管；
故答案为：冷凝管；
（2）A．对氯甲苯是一种优良的有机溶剂，对碱式滴定管上橡胶制品有明显的溶解腐蚀作用，故A错误；
B．冷凝管应该是a进水b出水，使水与冷凝物充分接触，故B错误；
C．控制温度在93℃左右，最好采用水浴加热，溶液受热均匀，故C正确；
D．因加入稀硫酸酸化，可能含有硫酸根离子，所以取最后一次洗涤液少量于试管中，向其中滴入BaCl₂溶液，可检验滤渣是否洗涤干净，故D正确；
故选AB．
（3）步骤②中对氯甲苯的加入方法是逐滴加入而不是一次性加入，理由是减少对氯甲苯的挥发，提高原料利用率；
故答案为：减少对氯甲苯的挥发，提高原料利用率；
（4）对氯甲苯和适量KMnO₄反应生成对氯苯甲酸钾和二氧化锰，二氧化锰不溶于水，步骤③中过滤的目的是除去MnO₂，滤液中加入稀硫酸酸化，对氯苯甲酸钾与稀硫酸反应生成对氯苯甲酸，对氯苯甲酸微溶于水，是白色沉淀；可观察到的实验现象是产生白色沉淀；
故答案为：除去MnO₂；产生白色沉淀；
（5）根据趁热过滤得到对氯苯甲酸钾以及对氯苯甲酸经冷却结晶得到，所以洗涤滤渣最合适的洗涤剂，步骤③是热水，步骤④是冷水；
故答案为：C；B；
（6）6.00mL对氯甲苯完全反应可以得到对氯苯甲酸xg，
则：：～
        M₁ M₂
       6.00×1.07          x
解得：x=$\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}$
而实验制得wg对氯苯甲酸，所以本实验产率的计算表达式为$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%；
故答案为：$\frac{w}{\frac{6×1.07{M}_{2}}{{M}_{1}}}$×100%．

点评 本题考查有机物的合成，为高考常见的题型，注意把握合成流程中的反应条件、已知信息等推断各物质，熟悉有机物的结构与性质即可解答，题目难度中等．