Question

15．实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：

反应中存在的主要副反应有：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯．
有关数据列如表：

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度/g•cm-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	难溶于水
间二硝基苯	89	301	1.57	微溶于水
浓硝酸		83	1.4	易溶于水
浓硫酸		338	1.84	易溶于水

实验步骤如下：①取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸，将混合酸小心加入B中；②把18mL（15.84g）苯加入A中；③向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀．在50～60℃下发生反应，直至反应结束；④将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5%NaOH溶液、水洗涤并分液；⑤分出的产物加入无水CaCl₂颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl₂，进行蒸馏纯化，收集205～210℃馏分，得到纯硝基苯18g．
回答下列问题：
（1）图中装置C的作用是冷凝回流．
（2）配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中，说明理由：不能，容易发生迸溅．
（3）为了使反应在50℃～60℃下进行，常用的方法是水浴加热．反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是溶有浓硝酸分解产生的NO₂（或硝酸）等杂质．
（4）在洗涤操作中，第二次水洗的作用是洗去残留的NaOH及生成的盐．
（5）在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140℃，应选用空气冷凝管，不选用水直形冷凝管的原因是以免直形冷凝管通水冷却时导致温差过大而发生炸裂．
（6）本实验所得到的硝基苯产率是72.06%．

Answer 1

分析 （1）装置C为球形冷凝管，起冷凝回流作用；
（2）配制混酸应防止液体迸溅；
（3）反应在50℃～60℃下进行，利用水浴加热控制；溶有浓硝酸分解产生的NO₂等杂质；
（4）用氢氧化钠洗去溶解少量酸，水洗除去未反应的NaOH及生成的盐；
（5）直形冷凝管通常需要通入冷凝水，温差过大容易发生炸裂；
（6）根据苯的质量计算硝基苯的理论产量，产量=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）装置C为球形冷凝管，苯与浓硝酸都以挥发，C起冷凝回流作用，提高原料利用率，
故答案为：冷凝回流；
（2）浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，如将浓硝酸加入浓硫酸中，硝酸的密度小于浓硫酸，可能为导致液体迸溅，
故答案为：不能，容易发生迸溅；
（3）反应在50℃～60℃下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热控制，受热均匀，便于控制温度，浓硝酸受热易分解，溶有浓硝酸分解产生的NO₂（或硝酸）等杂质而呈黄色，
故答案为：水浴加热；溶有浓硝酸分解产生的NO₂（或硝酸）等杂质；
（4）先用水洗除去浓硫酸、硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少量酸，最后水洗除去未反应的NaOH及生成的盐，
故答案为：洗去残留的NaOH及生成的盐；
（5）直形冷凝管通常需要通入冷凝水，以免直形冷凝管通水冷却时导致温差过大而发生炸裂，选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管，
故答案为：以免直形冷凝管通水冷却时导致温差过大而发生炸裂；
（6）苯完全反应生成硝基苯的理论产量为15.84g×$\frac{123}{78}$，故硝基苯的产率为[18g÷（15.84g×$\frac{123}{78}$）]×100%=72.06%，
故答案为：72.06%．

点评 本题考查有机物制备实验，涉及对装置及操作的分析评价、物质的分离提纯、产率计算等，难度中等，注意操作规范性及仪器作用、渗透安全意识．