题目内容
4．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．反应原理：
+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：苯甲酸分子量是122，熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为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，定性检验A的试剂是酸性KMnO4溶液，现象是溶液褪色．
（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．请在答题卡上完成表中内容．
| 序号 | 实验方案 | 实验现象 | 结论 |
| ① | 将白色固体B加入水中，溶解 冷却、过滤， | 得到白色晶体和无色溶液 | -- |
| ② | 取少量滤液于试管中，滴入2-3滴AgNO3溶液 | 生成白色沉淀 | 滤液含有Cl- |
| ③ | 干燥白色晶体，加热使其融化，测其熔点 | 熔点为122.4℃ | 白色晶体是苯甲酸 |
分析 一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机相和水相，有机相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有机相中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水相盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸．
（1）分离互不相溶的液体采用分液方法，分离互溶且沸点不同的液体采用蒸馏方法；
（2）甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色；
（3）结合反应化学方程式中生成的产物和流程中分离步骤分析，白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物；依据苯甲酸熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；先检验苯甲酸的检验再检验氯化钾的存在；
（4）苯甲酸和KOH溶液发生酸碱中和反应，根据苯甲酸和KOH之间的关系式计算苯甲酸的质量，从而计算苯甲酸的质量分数．
解答 解：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机相和水相，有机相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有机相中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水相盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸．
（1）分离互不相溶的液体采用分液方法，根据流程图中，水相和有机相不互溶，可以采用分液方法分离，即操作I为分液，有机相中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，即操作II为蒸馏，
故答案为：分液；蒸馏；
（2）通过以上分析知，A是甲苯，甲苯中有甲基，所以能被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸而使酸性高锰酸钾溶液褪色，则可以用酸性高锰酸钾溶液检验甲苯，
故答案为：甲苯；酸性KMnO4溶液；溶液褪色；
（3）通过测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，氯化钾可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；利用不同温度下的溶解度，分离混合物，得到晶体后通过测定熔点判断是否为苯甲酸；
故答案为：
| 序号 | 实验方案 | 实验现象 | 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溶液 | -- |
| ② | 取少量滤液于试管中，滴入2-3滴AgNO3溶液 | 生成白色沉淀 | 滤液含有Cl- |
| ③ | 干燥白色晶体，加热使其融化，测其熔点； | 熔点为122.4℃ | 白色晶体是苯甲酸 |
故答案为：$\frac{2.4×1{0}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$．
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，注意答题时从题中获取有用的信息，题目难度中等．
练习册系列答案
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15．实验室里用加热正丁醇、溴化钠和浓硫酸的混合物的方法来制备1-溴丁烷，已知有关物质的性质如下：
（1）生成1-溴丁烷的化学方程式为CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（2）由于副反应的发生而可能产生的副产物有CH3CH2CH=CH2、CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3．（至少两种，有机物用结构简式表示）
（3）为了将反应混合物中1-溴丁烷及时分离出，应选用的装置是D（填序号），该操作应控制的温度t2范围是101.6℃≤t＜117.25℃．
（4）在得到的1-溴丁烷的产物中出现了分层现象，某同学选择用分液的方法进行分离．在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的下口放出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）本实验所用的正丁醇质量为20.0g，最后得到纯净的1-溴丁烷的质量为22.2g，本实验的产率约是C（填正确答案标号）．
A.40% B.50% C.60% D.70%
| 熔点/℃ | 沸点/℃ | 密度/g•cm-3 | |
| 正丁醇 | -89.53 | 117.25 | 0.81 |
| 1-溴丁烷 | -112.4 | 101.6 | 1.28 |
（1）生成1-溴丁烷的化学方程式为CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（2）由于副反应的发生而可能产生的副产物有CH3CH2CH=CH2、CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3．（至少两种，有机物用结构简式表示）
（3）为了将反应混合物中1-溴丁烷及时分离出，应选用的装置是D（填序号），该操作应控制的温度t2范围是101.6℃≤t＜117.25℃．
（4）在得到的1-溴丁烷的产物中出现了分层现象，某同学选择用分液的方法进行分离．在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的下口放出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）本实验所用的正丁醇质量为20.0g，最后得到纯净的1-溴丁烷的质量为22.2g，本实验的产率约是C（填正确答案标号）．
A.40% B.50% C.60% D.70%
尿素[H2NCONH2]既是一种非常重要的高氮化肥，又是多种有机、无机产品的生产原料．工业上以合成氨厂的NH3和CO2为原料生产尿素．请回答下列问题：
19．肉桂酸是一种香料，具有很好的保香作用，通常作为配香原料，可使主香料的香气更加清香．实验室制备肉桂酸的化学方程式为：
（苯甲醛）+（CH3CO）2O（乙酸酐）$→_{140-170℃}^{K_{2}CO_{3}}$
（肉桂酸）+CH3COOH（乙酸）
主要试剂及其物理性质
密度：常压，25℃测定
主要实验步骤和装置如下：
Ⅰ合成：按图1连接仪器，加入5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾．在140～170℃，将此混合物回流45min．
Ⅱ分离与提纯：
①将上述合成的产品冷却后边搅拌边加入40ml水浸泡5分钟，并用水蒸气蒸馏，从混合物中除去未反应的苯甲醛，得到粗产品
②将上述粗产品冷却后加入40ml 10%的氢氧化钠水溶液，再加90ml水，加热活性炭脱色，趁热过滤、冷却；
③将1：1的盐酸在搅拌下加入到肉桂酸盐溶液中，至溶液呈酸性，经冷却、减压过滤、洗涤、干燥等操作得到较纯净的肉桂酸；
水蒸气蒸馏：使有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常压下蒸馏时所造成的损失，提高分离提纯的效率．同时在操作和装置方面也较减压蒸馏简便一些，所以水蒸气蒸馏可以应用于分离和提纯有机物．回答下列问题：
（1）合成肉桂酸的实验需在无水条件下进行，实验前仪器必须干燥．实验中为控制温度在140～170℃需在BD中加热（请从下列选项中选择）．
A．水 B．甘油（沸点290℃） C．砂子 D．植物油（沸点230～325℃）
反应刚开始时，会有乙酸酐（有毒）挥发，所以该实验应在通风橱或通风处中进行操作．
（2）图2中水蒸气蒸馏后产品在三颈烧瓶（填仪器名称）
（3）趁热过滤的目的防止肉桂酸钠结晶而析出堵塞漏斗，方法：用热过滤漏斗或采取保温措施．
（4）加入1：1的盐酸的目的是使肉桂酸盐转化为肉桂酸，析出的肉桂酸晶体通过减压过滤与母液分离．下列说法正确的是ACD．
A．选择减压过滤是因为过滤速度快而且能得到较干燥的晶体
B．放入比布氏漏斗内径小的滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再迅速开大水龙头抽滤
C．洗涤产物时，先关小水龙头，用冷水缓慢淋洗
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，再关水龙头
（5）5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾充分反应得到肉桂酸实际3.1g，则产率是41.9%（保留3位有效数字）．
（苯甲醛）+（CH3CO）2O（乙酸酐）$→_{140-170℃}^{K_{2}CO_{3}}$（肉桂酸）+CH3COOH（乙酸）主要试剂及其物理性质
| 名称 | 分子量 | 性状 | 密度g/cm3 | 熔点℃ | 沸点℃ | 溶解度：克/100ml溶剂 | ||
| 水 | 醇 | 醚 | ||||||
| 苯甲醛 | 106 | 无色液体 | 1.06 | -26 | 178-179 | 0.3 | 互溶 | 互溶 |
| 乙酸酐 | 102 | 无色液体 | 1.082 | -73 | 138-140 | 12 | 溶 | 不溶 |
| 肉桂酸 | 148 | 无色结晶 | 1.248 | 133-134 | 300 | 0.04 | 24 | 溶 |
主要实验步骤和装置如下：
Ⅰ合成：按图1连接仪器，加入5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾．在140～170℃，将此混合物回流45min．
Ⅱ分离与提纯：
①将上述合成的产品冷却后边搅拌边加入40ml水浸泡5分钟，并用水蒸气蒸馏，从混合物中除去未反应的苯甲醛，得到粗产品
②将上述粗产品冷却后加入40ml 10%的氢氧化钠水溶液，再加90ml水，加热活性炭脱色，趁热过滤、冷却；
③将1：1的盐酸在搅拌下加入到肉桂酸盐溶液中，至溶液呈酸性，经冷却、减压过滤、洗涤、干燥等操作得到较纯净的肉桂酸；
水蒸气蒸馏：使有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常压下蒸馏时所造成的损失，提高分离提纯的效率．同时在操作和装置方面也较减压蒸馏简便一些，所以水蒸气蒸馏可以应用于分离和提纯有机物．回答下列问题：
（1）合成肉桂酸的实验需在无水条件下进行，实验前仪器必须干燥．实验中为控制温度在140～170℃需在BD中加热（请从下列选项中选择）．
A．水 B．甘油（沸点290℃） C．砂子 D．植物油（沸点230～325℃）
反应刚开始时，会有乙酸酐（有毒）挥发，所以该实验应在通风橱或通风处中进行操作．
（2）图2中水蒸气蒸馏后产品在三颈烧瓶（填仪器名称）
（3）趁热过滤的目的防止肉桂酸钠结晶而析出堵塞漏斗，方法：用热过滤漏斗或采取保温措施．
（4）加入1：1的盐酸的目的是使肉桂酸盐转化为肉桂酸，析出的肉桂酸晶体通过减压过滤与母液分离．下列说法正确的是ACD．
A．选择减压过滤是因为过滤速度快而且能得到较干燥的晶体
B．放入比布氏漏斗内径小的滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再迅速开大水龙头抽滤
C．洗涤产物时，先关小水龙头，用冷水缓慢淋洗
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，再关水龙头
（5）5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾充分反应得到肉桂酸实际3.1g，则产率是41.9%（保留3位有效数字）．
9．乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有橡胶的香味．实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关信息如下：
实验步骤：
在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g．回答下列问题：
（1）装置B的作用是冷凝回流
（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是：洗掉大部分硫酸和醋酸；第二次水洗的主要目的是：洗掉碳酸氢钠．
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后d（填标号），
A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口放出
（4）本实验中加入过量乙酸的目的是：提高异戊醇的转化率
（5）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是：干燥乙酸异戊酯
（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：b（填标号）
（7）本实验的产率是60%
（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，产率偏高（填高或者低）原因是会收集少量未反应的异戊醇．
| 相对分子质量 | 密度/（g•cm-3） | 沸点/℃ | 水中溶解度 | |
| 异戊醇 | 88 | 0.8123 | 131 | 微溶 |
| 乙 酸 | 60 | 1.0492 | 118 | 溶 |
| 乙酸异戊酯 | 130 | 0.8670 | 142 | 难溶 |
在A中加入4.4g的异戊醇，6.0g的乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50分钟，反应液冷至室温后，倒入分液漏斗中，分别用少量水，饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻，过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集140～143℃馏分，得乙酸异戊酯3.9g．回答下列问题：
（1）装置B的作用是冷凝回流
（2）在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是：洗掉大部分硫酸和醋酸；第二次水洗的主要目的是：洗掉碳酸氢钠．
（3）在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后d（填标号），
A．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
B．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口放出
（4）本实验中加入过量乙酸的目的是：提高异戊醇的转化率
（5）实验中加入少量无水硫酸镁的目的是：干燥乙酸异戊酯
（6）在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是：b（填标号）
（7）本实验的产率是60%
（8）在进行蒸馏操作时，若从130℃开始收集馏分，产率偏高（填高或者低）原因是会收集少量未反应的异戊醇．
16．用50mL1.0mol/L盐酸与50mL1.1mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应．通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热．回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌棒．该用品能否用铁质用品代替不能，原因是①铁的导热系数大，容易散热；②铁会与盐酸反应
（2）图示中用品填加后的装置叫量热器．
（3）烧杯间填满碎纸条的作用是保温，减少热量的散失．
（4）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值偏小（填“偏大、偏小、无影响”）．
（5）如果用60mL1.0mol/L盐酸与50mL1.1mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量不相等（填“相等、不相等”），所求中和热相等（填“相等、不相等”）．已知在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量，写出上述反应的热化学方程式NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（6）用相同浓度和体积的氨水（NH3•H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
（7）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和．试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热数值偏低（填偏高、偏低或不变）；
（8）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50mL，并记录如表原始数据．
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3中和后混和液的比热容 C=4.18J（g．•℃），Q=C•m•△t则该反应的中和热为△H=-56.0kJ/mol．
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌棒．该用品能否用铁质用品代替不能，原因是①铁的导热系数大，容易散热；②铁会与盐酸反应
（2）图示中用品填加后的装置叫量热器．
（3）烧杯间填满碎纸条的作用是保温，减少热量的散失．
（4）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值偏小（填“偏大、偏小、无影响”）．
（5）如果用60mL1.0mol/L盐酸与50mL1.1mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量不相等（填“相等、不相等”），所求中和热相等（填“相等、不相等”）．已知在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量，写出上述反应的热化学方程式NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（6）用相同浓度和体积的氨水（NH3•H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
（7）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和．试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热数值偏低（填偏高、偏低或不变）；
（8）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50mL，并记录如表原始数据．
| 实验序号 | 起始温度t1/℃ | 终止温度（t2）℃ | 温差（t2-t1）℃ | ||
| 盐酸 | NaOH溶液 | 平均值 | |||
| 1 | 25.1 | 24.9 | 25.0 | 31.6 | 6.6 |
| 2 | 25.1 | 25.1 | 25.1 | 31.8 | 6.7 |
| 3 | 25.1 | 25.1 | 25.1 | 31.9 | 6.8 |
13．现有下列十种物质：①NH3 ②铁 ③Ba（OH）2 ④CO2 ⑤H2SO4 ⑥NaOH ⑦红褐色的氢氧化铁胶体 ⑧氨水 ⑨稀硝酸 ⑩Al2（SO4）3
（1）按物质的分类方法填写表格的空白处：
（2）上述十种物质中有两种物质之间可发生离子反应，H++OH-=H2O，该离子反应对应的化学方程式为Ba（OH）2+2HNO3=Ba（NO3）2+2H2O（写一个）．
（3）⑩在水中的电离方程式为Al2（SO4）3=2Al3++2SO42-，17.1g⑩溶于水配成250mL溶液，SO42-的物质的量浓度为0.6mol/L．
（4）少量的④通入⑥的溶液中反应的离子方程式为CO2+2OH-=CO32-+H2O．
（1）按物质的分类方法填写表格的空白处：
| 分类标准 | 单质 | 氧化物 | 混合物 | 胶体 | 电解质 | 非电解质 |
| 属于该类的物质 | ② | ④ | ⑧⑨ | ⑦ | ③⑤⑥ | ①④ |
（3）⑩在水中的电离方程式为Al2（SO4）3=2Al3++2SO42-，17.1g⑩溶于水配成250mL溶液，SO42-的物质的量浓度为0.6mol/L．
（4）少量的④通入⑥的溶液中反应的离子方程式为CO2+2OH-=CO32-+H2O．
天然矿物芒硝化学式为Na2SO4•10H2O，为无色晶体，易溶于水．该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念．