Question

11．己二酸是一种重要的有机二元酸，主要用于制造尼龙66纤维、尼龙66树脂和聚氨酯泡沫塑料．己二酸又名肥酸，白色晶体，微溶于水，易溶于醇、醚，可溶于丙酮，微溶于环己烷和苯．熔点153℃，沸点332.7℃，相对密度1.360．以环己酮（沸点155.6℃）为原料，在钨酸钠催化下，被双氧水氧化可得到己二酸．其反应方程式如下：+H₂O₂+H₂O

实验主要步骤如下
（Ⅰ）合成①将0.789g钨酸钠、0.32g磺基水杨酸和44mL 30%的过氧化氢水溶液加入如图1装置内，搅拌约15min．②加入10mL环己酮，在磁力加热搅拌器上缓慢加热至 90℃，回流恒温反应5h．③反应结束，将盛有物料的反应瓶冷却后置于冰水浴中静置3h，可见有大量晶体析出．
（Ⅱ）分离与提纯④待固体析出完全后，抽滤，用少量冰水洗涤，再抽干． ⑤将抽干得到的固体置于70℃的烘箱中干燥2.5h，即得粗产品．⑥粗产品经重结晶提纯得到精产品．重结晶过程加热溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥．回答下列问题
（1）若步骤③中固体析出不多，应采取的操作为将溶液加热浓缩至25～30mL，再冷却结晶．
（2）上述重结晶过程中的哪一步操作除去了不溶性杂质趁热过滤．
（3）己二酸重结晶的减压过滤装置如图2所示．
则仪器a的名称为布氏漏斗，装置B的作用是防止发生倒吸，装置C接在水龙头上，其作用是抽气，使吸滤瓶、安全瓶中的压强减小，减压过滤的操作有①将含晶体的溶液倒入漏斗；②将滤纸放入漏斗并用水湿润；③打开水龙头；④关闭水龙头；⑤拆下橡皮管．正确的顺序是②③①⑤④．
（4）己二酸纯度的测定准确称取试样0.12g于250mL锥形瓶中，加入50mL蒸馏水，稍加热，待其完全溶解后，加 2～3 滴酚酞指示剂，并用0.1mol•L^-1 NaOH标准溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时溶液颜色由无色变为浅红色．滴定前后滴定管中的液面读数如图3所示，则该己二酸晶体样品中己二酸的质量分数为97.3%．

Answer 1

分析 以环己酮为原料在钨酸钠催化下，利用双氧水氧化可得到己二酸，涉及制备、分离提纯及产品分析，并对流程中操作的注意点及操作方法进行了讨论，可结合产品的性质，反应混合物的组成进行分析解答；
（1）只有饱和溶液里才有晶体析出，故步骤③从溶液里析出晶体时中析出不多，可考虑对反应混合液进行浓缩，促进晶体析出；
（2）当混合液里有多种溶质时可结合溶解度的差异进行重结晶，并选择趁热过滤，减少其它固体溶质析出，类似于用重结晶分离KNO₃中混合有少量KCl；
（3）结合常见仪器可知仪器a为布氏漏斗，装置B为安全装置，可防倒吸，连接自来水可通过水流进行抽压，利于B装置的抽滤分离，可按正常操作顺序排序；
（4）滴定终点的分析可借助酚酞在己二酸溶液里的颜色与在氢氧化钠溶液里的颜色来分析，根据酸碱中和反应的原理，结合消耗的NaOH溶液的物质的量计算样品中含有的己二酸的物质的量，再计算纯度．

解答 解：（1）若步骤③中固体析出不多，应采取的操作为将溶液加热浓缩至25～30 mL，再冷却使晶体析出，故答案为：将溶液加热浓缩至25～30 mL，再冷却结晶；
（2）重结晶过程中的趁热过滤操作除去了不溶性杂质，故答案为：趁热过滤；
（3）仪器a的名称为布氏漏斗；装置B的作用是防止发生倒吸；装置C接在水龙头上起抽气作用，使吸滤瓶、安全瓶中的压强减小；减压过滤的正确操作顺序为②③①⑤④，故答案为：布氏漏斗；防止发生倒吸；抽气，使吸滤瓶、安全瓶中的压强减小；②③①⑤④；
（4）用0.1 mol•L^-1的NaOH标准溶液滴定至终点时溶液颜色由无色变为浅红色，并在半分钟内不褪色；滴定时消耗NaOH溶液的体积为18.50-2.50=16.00（mL），NaOH的物质的量为0.1mol/L×0.016L=0.0016mol，己二酸的物质的量为0.0016mol÷2=0.0008mol，样品中己二酸的质量分数=$\frac{0.0008mol×146g/mol}{0.12g}$×100%=97.3%，故答案为：无色；浅红色；97.3%．

点评 本题利用氧化还反应原理进行物质制备，涉及混合物的分离提纯及纯度分析，综合性较强，通过练习对学生解题能力的培养有一定帮助，属中等难度．