Question

7．某实验小组用图2所示装置制备一硝基甲苯（包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯）反应原理（图1）：

实验步骤：①浓硫酸与浓硝酸按体积比1：3配制混合溶液（即混酸）共40mL；
②在三颈瓶中加入13g甲苯（易挥发），按图所示装好药品和其他仪器；
③向三颈瓶中加入混酸；
④控制温度约为50℃-55℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑤分离出一硝基甲苯，经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共15g．
相关物质的性质如下：

	密度/g•cm-3	沸点/℃	溶解性
甲苯	0.866	110.6	不溶于水
对硝基甲苯	1.286	237.7	不溶于水，易溶于液态烃
邻硝基甲苯	1.162	222	不溶于水，易溶于液态烃

（1）仪器A的名称是分液漏斗．
（2）配制混酸的方法是量取30mL浓硝酸倒入烧杯中，再量取10mL浓硫酸沿烧杯内壁（或玻璃棒）缓缓注入烧杯并不断搅拌．
（3）若实验后在三颈瓶中收集的产物较少，可能的原因是：温度过高，导致HNO₃大量挥发．
（4）本实验采用水浴加热，水浴加热的优点是受热均匀、易于控制温度．
（5）分离反应后产物的方案如下：
混合物$\stackrel{操作1}{→}$$\left\{\begin{array}{l}{有机混合物→（操作2）\left\{\begin{array}{l}{甲苯}\\{邻对硝基甲苯}\end{array}\right.}\\{无极混合物}\end{array}\right.$
操作1的名称是分液，操作2中不需要用到下列仪器中的de．（填序号）
a．冷凝管   b．酒精灯  c．温度计   d．分液漏斗   e．蒸发皿
（6）本实验中邻、对硝基甲苯的产率为77.5%（结果保留小数点后一位数字）．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知，仪器A是分液漏斗；
（2）浓硫酸的密度大于硝酸，浓硝酸中有水，浓硫酸溶于水会放热，据此确定配制混酸的方法；
（3）硝酸是易挥发的酸，据此答题；
（4）水浴加热的特点是受热均匀、易于控制温度；
（5）分离两种不相溶的液体用分液；分离两种沸点的不同液体，采用蒸馏的方法，所以操作2为蒸馏，据此判断需要的仪器；
（6）根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算．

解答 解：（1）仪器A是分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（2）浓硫酸的密度大于硝酸，浓硝酸中有水，浓硫酸溶于水会放热，所以配制混合酸的方法是：量取30 mL浓硝酸倒入烧杯中，再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁（或玻璃棒）缓缓注入烧杯并不断搅拌，
故答案为：量取30 mL浓硝酸倒入烧杯中，再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁（或玻璃棒）缓缓注入烧杯并不断搅拌；
（3）若实验后在三颈瓶中收集到的产物较少，可能的原因是温度过高，导致HNO₃大量挥发，
故答案为：温度过高，导致HNO₃大量挥发；
（4）水浴加热的特点是受热均匀、易于控制温度，
故答案为：受热均匀、易于控制温度；
（5）因为分离得到的是无机和有机两种液体，而有机物和无机物是不相溶的，因此操作1是分液；分离两种沸点的不同液体，采用蒸馏的方法，所以操作2为蒸馏，蒸馏用到所提供仪器中的分别是：酒精灯、温度计、冷凝管，用不到的是分液漏斗、蒸发皿，故选de，
故答案为：分液；de；
（6）根椐方程式，一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯，则92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯．那么13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是：$\frac{13×137}{92}$=19.35g，所以一硝基苯的产量就应该这样来进行计算：$\frac{15}{19.35}$×100%=77.5%；
故答案为：77.5%．

点评 本题主要考查一硝基甲苯的制备，涉及实验流程、产率的计算等知识，难度中等，熟悉流程的意义与目的是解题的关键．