题目内容

13．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．
=2KMnO4$\stackrel{△}{→}$+KOH+2MnO2↓+H2O
+HCl→+KCl
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：苯甲酸相对分分子质量122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度度分别为0，.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点．
（1）操作I为分液，操作II为蒸馏．
（2）无色液体A是甲苯，定性区分苯和A的试剂常采用酸性高锰酸钾溶液，现象是紫色溶液褪色．
（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．请完成表中内容．
序号实验方案试验现象结论
①将白色固体B加入水中，加热
溶解，冷却过滤		得到白色晶体和无色滤液
②取少量滤液于试管中，
滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液		生成白色沉淀滤液含Cl-
③干燥白色晶体，加热使其熔化，
测得熔点		测得熔点为122.4℃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大的物质的量为2.40×10-3mol．产品中苯甲酸质量分数的计算表达为$\frac{2.4×1{0}^{-3}×4×122g/mol}{1.22g}×100%$，计算结果为96%（保留二位有效数字）．

分析 本题是利用酸性KMnO4溶液氧化甲苯制苯甲酸的工业流程，并涉及反应混合物的分离、提纯及含量测定，具体分析为：
（1）反应混合物经过滤后的滤液静置后分层，可据此选择操作方式分离得到水相和有机层，有机层是甲苯与少量苯甲酸的混合物，相互混溶，可根据二者沸点差异进行分离；
（2）依据分离试剂和过程可知，有机相中主要为未反应的甲苯，甲苯是苯的同系物，可以被高锰酸钾溶液氧化；
（3）①白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，加水溶解后，可根据苯甲酸和KCl的溶解度随温度变化情况，选择重结晶的方法进行分离；
②过滤后再利用硝酸酸化的硝酸银溶液检测Cl-的存在；
（4）结合酸碱中和的原理，根据滴定消耗KOH的物质的量，计算苯甲酸的样品质量分数．

解答 解：（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯；所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体；故答案为：分液，蒸馏；
（2）依据流程和推断可知，无色液体A为甲苯，检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液，甲苯被氧化为苯甲酸，高锰酸钾溶液紫色褪去；故答案为：酸性KMnO4溶液，紫色溶液褪色；
（3）①白色固体B加水溶解后，利用苯甲酸和KCl的溶解度随温度变化情况，通过加热浓缩后再冷却结晶，利用过滤可分离出白色晶体和无色滤液，故答案为：冷却过滤；
②向无色溶液里滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，有白色沉淀生成，可证明氯离子的存在，故答案为：滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液；
（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，苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1：1反应，所以物质的量相同，注意溶液体积变化计算样品中 苯甲酸的物质的量，计算质量分数；样品中苯甲酸质量分数=$\frac{2.4×1{0}^{-3}×4×122g/mol}{1.22g}×100%$=96%，故答案为：$\frac{2.4×1{0}^{-3}×4×122g/mol}{1.22g}×100%$；96%．

点评 本题考查了物质性质的实验分析判断，物质分离条件，试剂选择，操作步骤的理解应用，物质成分的实验设计方案、步骤、试剂，样品纯度的计算，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
4．下列仪器中，不能加热使用的是（　　）
A．锥形瓶B．试管C．容量瓶D．烧杯
4．目前市场上大量矿泉水、食用油等产品包装瓶几乎都是用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称聚酯）制作的．利用废聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸的反应原理如下：

实验过程如下：
步骤1：在100mL四颈瓶上分别装置冷凝管、搅拌器和温度计．依次加入5g废饮料瓶碎片、0.05g氧化锌、5g碳酸氢钠和25mL乙二醇．缓慢搅拌，油浴加热，升温到180℃，反应15min．
步骤2：冷却至160℃停止搅拌，将搅拌回流装置改成搅拌、减压蒸馏装置，减压蒸馏．
步骤3：向四颈瓶中加入50mL沸水，搅拌使残留物溶解．抽滤除去少量不溶物．
步骤4：将滤液转移到400mL烧杯中，用25mL水荡洗滤瓶并倒入烧杯中，再添加水使溶液总体积达200mL，加入沸石，将烧杯置于石棉网上加热煮沸．
步骤5：取下烧杯，取出沸石后趁热边搅拌边用8～10mL HCl酸化，酸化结束，体系呈白色浆糊状．
步骤6：冷至室温后再用冰水冷却．抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤数次至滤出液pH=6，抽干后再用10mL丙酮分2次洗涤，抽干，干燥．
（1）步骤1反应过程中的现象是固体溶解，有气泡产生．
（2）步骤2是为了分离出乙二醇．
（3）步骤3抽滤需要用到的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶．
（4）步骤4加沸石的目的是防止暴沸．
（5）步骤5用盐酸酸化的目的是将对苯二甲酸钠转化为对苯二甲酸．
（6）步骤6用丙酮洗涤的目的是丙酮易挥发，有利于干燥．．
1．工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验．查表得
BaSO4（s）+4C（s）$\stackrel{高温}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H1=+571.2kJ•mol-1     ①
BaSO4（s）+2C（s）$\stackrel{高温}{?}$2CO2（g）+BaS（s）△H2=+226.2kJ•mol-1     ②
（1）气体用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠．Na2S水解的离子方程式为S2-+H2O?HS-+OH-、HS-+H2O?H2S+OH-．
（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，$\frac{c（B{r}^{-}）}{c（Cl-）}$=2.7×10-3．
[Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10]
（3）反应C（s）+CO2（g）$\stackrel{高温}{?}$2CO（g）的△H2=+172.5kJ•mol-1．
（4）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．
8．实验室合成环己烯的反应和实验装置（夹持及加热部分已省略）如下：相关数据如下：
相对分子质量密度/（g•cm3）沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
实验步骤：
1、[合成]：在a中加入适量纯环己醇及2小块沸石，冷却搅动下缓慢加入1 mL浓硫酸．b中通入冷却水后，缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃．
2、[提纯]：将反应后粗产物倒入分液漏斗中，依次用少量5% Na2CO3溶液和水洗涤，分离后加入无水CaCl2颗粒，静置一段时间后弃去CaCl2．再进行蒸馏最终获得纯环己烯．
回答下列问题：
（1）装置b的名称是冷凝管．加入沸石的目的是防暴沸．
（2）本实验中最容易产生的有机副产物的结构简式为．
（3）分液漏斗在使用前必须清洗干净并检漏．本实验分液所得产物应从上口倒出（填“上口”或“下口”）．
（4）提纯过程中加入Na2CO3溶液的目的是除去多余的H2SO4加入无水CaCl2的作用是干燥所得环己烯．
18．（1）有机物的表示方法多种多样，下面是常用的有机物的表示方法：
①②CH3CH2CH（CH3）CH3  ③CH4 ④ ⑤ 
⑥⑦ ⑧
Ⅰ上述表示方法中属于结构简式的为：①②③④⑦，属于比例模型的为：⑤．
Ⅱ写出⑧中官能团的名称：羟基、醛基．
Ⅲ②和⑥互为同分异构体．
IV写出由单体合成物质④的化学方程式：
（2）按系统命名法填写下列有机物的名称：的名称是3，4一二甲基辛烷．
（3）2，6-二甲基-4-乙基辛烷的结构简式是，1mol该烃完全燃烧需消耗氧气18.5mol．
（4）未知物A的实验式和分子式都是C2H6O．A的红外光谱图如图（a），未知物A的核磁共振氢谱有三个峰图（b），峰面积之比是1：2：3，未知物A的结构简式为CH3CH2OH，名称为：乙醇．
5．如图所示的转化关系中，每个字母均代表中学化学常见的物质，各字母前的数字代表参加反应或生成该物质的物质的量，部分反应条件及产物已略去，其中1molA、2molB及1molZ的质量均相等．在同周期简单离子中W的离子半径最小，A和D的焰色反应均呈黄色． 
请回答下列问题：
（1）W离子的符号为Al3+，C的电子式为，B的原子结构示意图为．
（2）B与C反应的化学方程式为2K+2H2O=2KOH+H2↑．
（3）图中涉及的物质中，属于共价化合物的是H2O（填化学式）． 
（4）图中的转化关系中，x=$\frac{4}{3}$．
2．氯气的制取按照传统的方法，一般采用浓盐酸与MnO2共热来制备氯气，但是这种方法制过程中存在缺陷．某学习小组采用新的方法来制备氯气并进行性质实验．
（1）实验仪器及药品：
a．实验仪器：玻璃片、表面皿（顶部贴有湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸）、胶头滴管等
b．实验药品：KMnO4晶体、稀HCl、KBr溶液、淀粉溶液、KI溶液、FeSO4溶液、NaOH溶液、酚酞、KSCN溶液、AgNO3溶液、湿润的蓝色石蕊试纸和干燥的石蕊试纸．
（2）实验方法及图示：
①在玻璃片上分别滴加KBr溶液、FeSO4溶液、NaOH稀溶液、KI溶液、AgNO3溶液．
②在KI溶液中滴加一滴淀粉溶液
③FeSO4溶液中滴加一滴KSCN溶液
④NaOH稀溶液中滴加一滴酚酞溶液
⑤在以上溶液分布的中心放置一块KMnO4晶体，然后滴加2-3滴稀盐酸，迅速盖上表面皿．并观察实验现象．
请回答下列问题：
（1）该反应实验原理：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：5；
（2）实验时反应一段时间后可以观察到KBr溶液由无色变为橙色，其离子反应方程式为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；
（3）滴有KSCN溶液的FeSO4溶液呈红色，其离子反应方程式为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+、Fe3++SCN-=Fe（SCN）3；
（4）滴加淀粉溶液的KI溶液呈蓝色，湿润的蓝色石蕊试纸的变化为先变红后褪色，干燥的石蕊试纸的变化为无变化．
3．已知在同温同压下气态烃A的密度是氢气的14倍，D是具有果香气味的物质．A、B、C、D在一定条件下存在如图转化关系（部分反应条件、产物被省略）．

（1）A物质的空间构型为平面型．
（2）写出反应的化学方程式
①A→B：CH2=CH2+H2O$→_{△}^{催化剂}$CH3CH2OH   反应类型：加成反应
②B在Cu作催化剂的情况下可发生反应，其化学方程式为2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO+2H2O反应类型：氧化反应．

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