Question

(14分) 芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强烈氧化时，最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。

反应原理：

反应试剂、产物的物理常数：

名称	相对分 子质量	性状	熔点	沸点	密度	溶解度
水	乙醇	乙醚
甲苯	92	无色液体易燃易挥发	-95	110.6	0.8669	不溶	易溶	易溶
苯甲酸	122	白色片状或针状晶体	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要实验装置和流程如下：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90℃时， 反应一段时间，再停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

（1）无色液体A的结构简式为 。操作Ⅱ为 。

（2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，加亚硫酸氢钾的目的是 。

（3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是 。

A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀

B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触

C．图1回流搅拌装置应采用直接加热的方法

D．冷凝管中水的流向是下进上出

（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入 ，分液，水层再加入 ，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸。

（5）纯度测定：称取1.220g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，进行滴定 ，消耗KOH物质的量为2.4×10-3mol。产品中苯甲酸质量分数为 。

Answer 1

（1） 蒸馏（2）除去未反应的KMnO4，防止用盐酸酸化水盐酸被高锰酸钾氧化产生氯气；（3）A、B、D；（4）NaOH溶液 （5）96%。

【解析】

试题分析：（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在回流搅拌装置中发生反应，甲苯被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸，高锰酸钾被氧化得到MnO2，由于MnO2难溶于水，而苯甲酸可溶于水，通过过滤将它们进行分离，在滤液中含有未完全反应的甲苯和反应产生的苯甲酸钾，用分液的方法分离互不相溶的两层液体物质，有机物中含甲苯，为除去其中的水分加入了无水硫酸钠，过滤除去硫酸钠晶体，再蒸馏就得到了甲苯，所以无色液体A是甲苯，其结构简式为，操作Ⅱ是蒸馏；（2）如果滤液呈紫色，说明其中含有未完全反应的酸性高锰酸钾，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，防止用盐酸酸化时发生盐酸被高锰酸钾所氧化，产生氯气；（3）A．抽滤可以减小过滤器中的压强，因此加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，正确；B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端4若与三颈烧瓶底、温度计等接触，会是实验仪器损坏，因此不能接触，正确；C．图1回流搅拌装置若采用直接加热的方法，会使甲苯挥发，影响反应物的转化及组成大气污染，错误；D．为了增强冷凝效果，冷凝管中水的流向是下进上出，正确；故选项是A、B、D。（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入NaOH溶液，时苯甲酸反应变为容易溶于水的苯甲酸钠，然后分液，水层再加入浓盐酸酸化，然后抽滤，干燥即可得到苯甲酸。（5）n(苯甲酸)=n(KOH)= 2.4×10-3mol×(100÷25)=9.6 ×10-3mol,则m(苯甲酸)= 9.6 ×10-3mol×122g/mol=1.1712g，所以产品中苯甲酸质量分数为(1.1712g÷1.220g) ×100%=96%。

考点：考查仪器的使用、混合物的分离、化学成分的目的、物质纯度的计算的知识。