Question

【題目】芳香族羧酸通常用芳香烴的氧化來制備。芳香烴的苯環(huán)比較穩(wěn)定，難于氧化，而環(huán)上的支鏈不論長短，在強烈氧化時，最終都氧化成羧基。某同學(xué)用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸 。反應(yīng)原理：

+2KMnO4 +KOH+2MnO2 +H2O

+HCl+KCl

反應(yīng)試劑、產(chǎn)物的物理常數(shù)：

名稱	相對分 子質(zhì)量	性狀	熔點	沸點	密度	溶解度
						水	乙醇	乙醚
甲苯	92	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	易溶	易溶
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要實驗裝置和流程如下：

下圖回流攪拌裝置

下圖抽濾裝置

實驗方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液置于圖1裝置中，在90℃時， 反應(yīng)一段時間，再停止反應(yīng)，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯。

(1)無色液體A的結(jié)構(gòu)簡式為___________。操作Ⅱ為__________。

(2)如果濾液呈紫色，要先加亞硫酸氫鉀，然后再加入濃鹽酸酸化，加亞硫酸氫鉀的目的是______。

(3)下列關(guān)于儀器的組裝或者使用正確的是__________。

A．抽濾可以加快過濾速度，得到較干燥的沉淀

B．安裝電動攪拌器時，攪拌器下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸

C．回流攪拌裝置應(yīng)采用直接加熱的方法

D．冷凝管中水的流向是下進上出

(4)除去殘留在苯甲酸中的甲苯應(yīng)先加入__________，分液，水層再加入__________，然后抽濾，干燥即可得到苯甲酸。

(5)純度測定：稱取1.220g產(chǎn)品，配成100ml溶液，取其中25.00ml溶液，進行滴定 ，消耗KOH物質(zhì)的量為2.4×10-3mol。產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分數(shù)為______________。

Answer 1

【答案】（1）（2分） 蒸餾（2分）

（2）除去未反應(yīng)的高錳酸鉀氧化劑，否則用鹽酸酸化時會發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化，產(chǎn)生氯氣；（2分）

（3）ABD （2分）漏選得一分,錯選不得分

（4） NaOH溶液（2分） 濃鹽酸酸化（2分） （5） 96% （2分）

【解析】

試題（1）結(jié)合操作目的，分析流程知：對反應(yīng)后的溶液過濾除去生成的MnO2，濾液經(jīng)分液所得有機層含有末反應(yīng)的甲苯，水層含有生成的苯甲酸鉀及其它可溶性物質(zhì)。有機層經(jīng)干燥劑干燥、過濾后，再經(jīng)操作II得到的無色液體A應(yīng)為甲苯。操作II為蒸餾。（2） 濾液呈紫色，證明高錳酸鉀有剩余，又因為高錳酸鉀會與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，所以應(yīng)先加KHSO4除去末反應(yīng)的高錳酸鉀，再加濃鹽酸酸化。（3） A、抽濾可以加快過濾速度，得到較干燥的沉淀；故A正確。

B、安裝電動攪拌器時，攪拌棒下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸；故B正確。C、三頸燒瓶不能直接加熱；故C不正確。D冷凝管中水的流向應(yīng)是下進上出。故D正確。（4） 除去殘留在苯甲酸中的甲苯時，先加入NaOH溶液，使苯甲酸轉(zhuǎn)化為可溶性的苯甲酸鈉溶于水，再經(jīng)分液操作，將甲苯（有機層）除去，然后用濃鹽酸把可溶性的苯甲酸鈉轉(zhuǎn)化為苯甲酸。（5） 根據(jù)關(guān)系式：

--KOH

122g 1mol

m 4×2.4×10-3mol

m=122g×4×2.4×10-3mol /1mol= 1.1712g

產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分數(shù)為：1.1712g/1.22g×100%=96%