Question

4．氯苯在染料、医药工业中用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基酚等有机中间体．实验室中制备氯苯的装置如图所示（其中夹持仪器及加热装置略去）

请回答下列问题：
（1）仪器a中盛有KMnO₄晶体，仪器b中盛有浓盐酸．打开仪器b中的活塞，使浓盐酸缓缓滴下，可观察到仪器a内的现象是有黄绿色气体生成，用离子方程式表示产生该现象的原因：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O．
（2）仪器b外侧玻璃导管的作用是使浓盐酸能顺利滴下（或答“平衡仪器a、b内的气压”）．
（3）仪器d内盛有苯，FeCl₃粉末固体，仪器a中生成的气体经过仪器e进入到仪器d中．
①仪器e的名称是洗气瓶，其盛装的试剂名称是浓硫酸．
②仪器d中的反应进行过程中，保持温度在40～60℃，以减少副反应发生．仪器d的加热方式最好是水浴加热，其优点是受热均匀，易于控制温度．
（4）仪器c的作用是冷凝、回流．
（5）该方法制备的氯苯中含有很多杂质，工业生产中，通过水洗除去FeCl₃，HCl及部分Cl₂，然后通过碱洗除去Cl₂；碱洗后通过分液得到含氯苯的有机物混合物，混合物成分及沸点如表一：
表一

有机物	苯	氯苯	邻二氯苯	间二氯苯	对二氯苯
沸点/℃	80	132.2	180.4	173.0	174.1

从该有机物混合物中提取氯苯时，采用蒸馏的方法，收集132.2℃作用的馏分．
（6）实际工业生产中，苯的流失如表二：
表二：

流失项目	蒸气挥发	二氯苯	其他	合计
苯流失量（kg/I）	28.8	14.5	56.7	100

某一次投产加入13t苯，则制得氯苯16.9t（保留一位小数）．

Answer 1

分析 a中KMnO₄与b中浓盐酸制备氯气，e中浓硫酸干燥氯气，于仪器d中与苯，FeCl₃粉末固体制备氯苯，
（1）高锰酸钾与浓盐酸反应生成黄绿色气体氯气；
（2）仪器b外侧玻璃导管的作用是平衡仪器a、b内的气压，使浓盐酸能顺利滴下；
（3）①a中制备的氯气含有水蒸气，需用浓硫酸干燥，进行洗气；
②仪器d中的反应进行过程中，保持温度在40～60℃，为了受热均匀，便于控制温度，选择水浴加热；
（4）仪器c的作用是冷凝回流；
（5）由图表可知，氯苯的沸点为132.2℃，故收集132.2℃作用的馏分；

解答 解：（1）仪器a中盛有KMnO₄晶体，仪器b中盛有浓盐酸，混合生成氯气，离子方程式为：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，氯气为黄绿色气体，故可观察到仪器a内有黄绿色气体生成；
故答案为：有黄绿色气体生成；2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）仪器b外侧玻璃导管的作用是平衡仪器a、b内的气压，使浓盐酸能顺利滴下；
故答案为：使浓盐酸能顺利滴下（或答“平衡仪器a、b内的气压”）；
（3）①a中制备的氯气含有水蒸气，需用浓硫酸干燥，进行洗气，e为洗气瓶；
故答案为：洗气瓶；浓硫酸；
②仪器d中的反应进行过程中，保持温度在40～60℃，为了受热均匀，便于控制温度，选择水浴加热；
故答案为：水浴；受热均匀，易于控制温度；
（4）仪器c的作用是冷凝回流；
故答案为：冷凝、回流；
（5）由图表可知，氯苯的沸点为132.2℃，故收集132.2℃作用的馏分；
故答案为：132.2；
（6）苯的总流失量为100Kg/t，故1t苯中参加反应的苯的质量为（1t-0.1t）=0.9t，由苯与氯苯质量之比为78：112.5，则13t 苯可制得成品氯苯为：$\frac{13×0.9×112.5}{78}$t=16.9t；
故答案为：16.9．

点评 本题考查有机物制备实验方案，涉及对装置、操作与原理的分析评价以及化学计算等，是对学生综合能力的考查，难度中等．