题目内容
14.苯甲酸(无色针状晶体,熔点122.4℃)可广泛用于医药、染料载体、香料等,实验室用甲苯和高锰酸钾制备苯甲酸.反应方程式如图1:已知有关化合物的相关数据如表所示:
| 化合物 | 相对分子质量 | 密度(g•cm-3) | 溶解性 | 沸点(℃) |
甲苯 | 92 | 0.87 | 难溶于水 | 110.0 |
| 苯甲酸钾 | 160 | - | 易溶于水 | - |
| 苯甲酸 | 122 | 1.26 | 微溶于水 | 248.0 |
合成:如图2(固定及加热装置略去)所示,在三颈烧瓶中加入4.23mL甲苯和100mL蒸馏水,瓶口装上温度计、电动搅拌器、冷凝管,慢慢开启电动搅拌器,加热至沸腾.经冷凝管上口分批加入21.30g高锰酸钾(过量),继续煮沸至甲苯层消失,回流液中不再出现油珠为止,得到反应混合物.
对反应混合物进行分离:①趁热过滤→②洗涤滤渣→③合并滤液和洗涤液→④冷却→⑤盐酸酸化→⑥过滤.
对粗产品苯甲酸进行提纯:①沸水溶解→②活性炭脱色→③趁热过滤→④冷却结晶→⑤过滤→⑥洗涤→⑦干燥.
请回答下列有关问题:
(1)实验中准确量取4.23mL甲苯所需仪器为酸式滴定管.
(2)冷凝管的上口是否需要塞上塞子否(填“是”或“否”),a处水流方向是进水(填“进水”或“出水”).
(3)高锰酸钾需要分批加入,请用化学反应速率观点说明理由避免反应过快,使反应液从回流管上端喷.
(4)在对粗产品苯甲酸进行提纯过程中,“③趁热过滤”的目的是除去活性炭,减少苯甲酸结晶析出;“④”的操作名称是冷却结晶;可证明“⑥洗涤”步骤已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,加入用HNO3酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净.
(5)干燥后称量得苯甲酸2.93g,则苯甲酸的产率为60%.
分析 利用甲苯和高锰酸钾制备苯甲酸,具体操作是先在反应容器内得到反应混合物,经过:①趁热过滤→②洗涤滤渣→③合并滤液和洗涤液→④冷却→⑤盐酸酸化→⑥过滤的分离操作得到粗产品,再通过溶解、脱色、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到精品,据此分析;
(1)橡胶易溶于甲苯,不能利用碱式滴定管量取;
(2)冷凝管的上口不能密封,要内外相通,冷却水应下进上出,冷水在冷凝管中的时间长;
(3)高锰酸钾需要分批加入,减小反应速率;
(4)由表格数据可知,温度高苯甲酸的溶解度大;取最后一次的洗涤液,检验无氯离子,可说明洗涤干净;
(5)加入4.23mL甲苯,理论上得到苯甲酸为$\frac{4.23×0.87}{92}$mol×122g/mol=4.88g,以此计算产率.
解答 解:利用甲苯和高锰酸钾制备苯甲酸,具体操作是先在反应容器内得到反应混合物,经过:①趁热过滤→②洗涤滤渣→③合并滤液和洗涤液→④冷却→⑤盐酸酸化→⑥过滤的分离操作得到粗产品,再通过溶解、脱色、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到精品,据此解题;
(1)橡胶易溶于甲苯,不能利用碱式滴定管量取,则实验中准确量取4.23mL甲苯所需仪器为酸式滴定管,故答案为:酸式滴定管;
(2)冷凝管的上口不需要塞上塞子,a处水流方向是进水,故答案为:否;进水;
(3)高锰酸钾需要分批加入,用化学反应速率观点说明理由为避免反应过快,使反应液从回流管上端喷,故答案为:避免反应过快,使反应液从回流管上端喷;
(4)由表格数据可知,温度高苯甲酸的溶解度大,在对粗产品苯甲酸进行提纯过程中,“③趁热过滤”的目的是除去活性炭,减少苯甲酸结晶析出;“④”的操作名称是 冷却结晶;可证明“⑥洗涤”步骤已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液,加入用HNO3酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净,
故答案为:除去活性炭,减少苯甲酸结晶析出;冷却结晶;取最后一次洗涤液,加入用HNO3酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净;
(5)加入4.23mL甲苯,理论上得到苯甲酸为$\frac{4.23×0.87}{92}$mol×122g/mol=4.88g,则苯甲酸的产率为$\frac{2.93g}{4.88g}$×100%=60%,故答案为:60%.
点评 本题考查有机物的制备实验,为高频考点,把握制备实验原理、实验技能、混合物分离提纯等为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,题目难度不大.
| 性质 | 8O | 16S | 34Se | 52Te |
| 单质熔点/℃ | -218.4 | 113 | 271 | 450 |
| 单质沸点/℃ | -183 | 444.6 | 685 | 1390 |
| 单质与H2反应情况 | 点燃时易化合 | 加热化合 | 加热难化合 | 不能直接化合 |
(1)碲(Te)的氧化物分子式是TeO2、TeO3.
(2)硒酸与碲酸酸性较强的是H2SeO4(填化学式).
(3)比较键能:H-S>H-Se(填“>”或“<”).
(4)氢硒酸放在空气中,可能发生反应的化学方程式为2H2Se+O2=2H2O+2Se↓.
(5)如图所示为ⅥA 族元素单质与 H2反应过程中体系温度变化示意图,其中 a、b、c 分别表示 VIA 族中某一元素的单质,如图为相同物质的量的单质与 H2反应过程中的体系温度变化.则:c 代表硒.(均写单质名称)
| A. | H2O | B. | BeCl2 | C. | Na2O2 | D. | XeCl2 |
(Ⅰ)图中三套的装置均能用于探讨化学反应中热量变化
(1)装置1适用于探究明显吸热的反应,例如2NH4Cl+Ca(OH)2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O(用化学方程式表示),反应过程中断裂的化学键有AB(填选项)
A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键
(2)装置2既适用于放热反应(或过程)的探究,也适用于吸热反应(或过程)的探究.若在装置2中完成金属铝与NaOH溶液的反应,则右侧U形管内的液面C(填选项)
A.两边一样高 B.左高右低 C.右高左低 D.高低不确定
(3)装置3可用于定量测定中和热,其中a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒,通过实验获得如下数据,则中和热△H=-56.8kJ•mol-1(计算结果保留一位小数)
| 实验试剂及用量 | 溶液温度 | |||
| t1 | t2 | |||
| ① | 50mL0.55mol•L-1NaOH | 50mL.0.5mol•L-1HCl | 20℃ | 23.3℃ |
| ② | 50mL0.55mol•L-1NaOH | 50mL.0.5mol•L-1HCl | 20℃ | 23.5℃ |
| ③ | 50mL0.55mol•L-1NaOH | 50mL.0.5mol•L-1HCl | 20℃ | 24.5℃ |
A.该实验中酸碱的浓度不宜太大也不宜太小
B.可以用铜丝代替a仪器
C.量取酸溶液时视线俯视,将使测得的中和热的数值偏高
D.其他条件不变,将酸溶液体积调整为40ml,将使测得的中和热的数值偏高
E.向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢
F.测了酸后的温度计要用水清洗后再测碱的温度.
| A. | 用装置①量取15.00mL的NaOH溶液 | |
| B. | 用装置②制备Cl2 | |
| C. | 用装置③陶瓷坩埚高温煅烧CaCO3固体 | |
| D. | 关闭活塞a,从b处加水,以检查装置④的气密性 |
下列说法正确的是( )
| A. | 品红溶液中同时通入Cl2、SO2,漂白效果会更好 | |
| B. | 加热不能判断品红褪色是通入SO2还是通入Cl2引起的 | |
| C. | “无色化合物”分子中,19个碳原子都可能在同一平面上 | |
| D. | 品红分子结构中,19个碳原子都可能在同一平面上 |