Question

現(xiàn)有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液，某同學(xué)設(shè)計(jì)方案分離三種物質(zhì)，并檢驗(yàn)其中的某些離子和物質(zhì)。

已知：（1）酸性強(qiáng)弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－   （2）部分物理參數(shù)如下：

	密度 （g·mL－1）	熔點(diǎn) （℃）	沸點(diǎn) （℃）	溶解性
苯甲酸	1．2659	122．13℃	249℃	微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑
苯酚	1．07	40．6	181．9	易溶于乙醇、乙醚，65℃以上能與水互溶
乙醇	0．79	-114．3 °C	78．5	與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機(jī)溶劑

 

供選擇試劑：10%氫氧化鈉溶液、0.1mol/L鹽酸、0.1mol/LNa₂CO₃、0.1mol/L NaHCO₃、濃溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl₃、0.1mol/L BaCl₂、CO₂、0.1mol/L溴水、澄清石灰水

（1）分離物質(zhì)流程如下：

①物質(zhì)C是_____________，操作IV是_____________。

②操作III發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式_________________  _______________________________。

③混合液2中加入生石灰的原因是_______。

（2）該同學(xué)檢驗(yàn)混合液1中是否含有苯酚和NaHCO₃，以證明酸性的強(qiáng)弱。

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象和結(jié)論
①取少量混合液1于試管，滴加________________________， 振蕩，靜置
②取少量步驟①上層清夜于試管，滴加__________________ ____________________________________________________	澄清石灰水變渾濁 說明混合液1含有HCO3－
③另取少量混合液1于試管，滴加___________________，振蕩	_________________________， 說明混合液1不含有酚羥基

 

（3）稱取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固體溶于足量乙醇中，滴加足量飽和NaHCO₃溶液，測得放出的CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，不考慮CO₂溶于水）為33.6mL ，則苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________________________（只列式，不計(jì)算），結(jié)果為________。（結(jié)果保留1位小數(shù)）（苯甲酸的相對分子質(zhì)量為122，苯酚相對分子質(zhì)量為94）

 

Answer 1

【答案】

（17分）

①CO₂   （2分）      過濾（2分）

②（2分）

③生石灰與混合液2中的水反應(yīng)，生成氫氧化鈣溶液，便于乙醇從混合物中蒸餾出來（意思相同也得分）（2分）

（2）

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象和結(jié)論
①取一定量試樣于試管，加入足量0．1mol/L BaCl2(1分)，
②取少量步驟①上層清夜于試管，滴加足量的 0．1mol/L鹽酸， 再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中(2分)
②另取少量試樣于試管，滴加少量0．1mol/L  FeCl3溶液(1分)，（或者少量濃溴水），振蕩	溶液不顯紫色（或不出現(xiàn)白色的沉淀）(1分)，

 

 

（3）    （2分）  9．2%（2分）

【解析】

試題分析：（1）①由于酸性強(qiáng)弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－，則苯甲酸和苯酚的乙醇溶液與碳酸鈉混合時，苯甲酸與碳酸鈉反應(yīng)，生成苯甲酸鈉、二氧化碳和水，苯酚與碳酸鈉反應(yīng)生成苯酚鈉和碳酸氫鈉，而乙醇與碳酸鈉都不反應(yīng)；讀圖可得，混合液1的主要成分是苯甲酸鈉、苯酚鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉等物質(zhì)，混合液2的主要成分是乙醇等物質(zhì)；根據(jù)酸性強(qiáng)弱順序，則物質(zhì)C是碳酸或二氧化碳?xì)怏w，苯酚鈉與碳酸或二氧化碳和水發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成苯酚、碳酸氫鈉，而苯甲酸鈉與碳酸或二氧化碳和水不反應(yīng)，則混合液3的主要成分是苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等物質(zhì)；物質(zhì)D是鹽酸或HCl，鹽酸與苯甲酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成苯甲酸和氯化鈉，鹽酸與碳酸氫鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成氯化鈉、二氧化碳?xì)怏w和水；由于苯甲酸微溶于水，則鹽酸與苯甲酸鈉反應(yīng)容易形成苯甲酸的過飽和溶液時，可以析出苯甲酸晶體，從溶液中分離出苯甲酸晶體的操作IV是過濾；②略；③生石灰為氧化鈣，CaO是堿性氧化物，容易與水反應(yīng)，生成溶沸點(diǎn)較高的氫氧化鈣，而乙醇與氧化鈣不反應(yīng)，且乙醇的溶沸點(diǎn)較低，蒸餾時乙醇容易從混合物中分離；（2）由于碳酸鈉過量，則混合液1中可能含有苯甲酸鈉、苯酚鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉等物質(zhì)，其中碳酸鈉能干擾碳酸氫鈉的檢驗(yàn)，因此步驟①應(yīng)先取樣，再加入過量0.1mol/L BaCl₂，振蕩，靜置，將碳酸根離子完全沉淀為碳酸鋇，排除碳酸根離子對碳酸氫根離子的干擾；根據(jù)步驟②中現(xiàn)象和結(jié)論逆推，由于碳酸氫根離子在強(qiáng)酸作用下可以變?yōu)槎�氧化碳�(xì)怏w，說明向步驟①的上層清液中滴加足量0.1mol/L鹽酸，再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，說明溶液1中含有碳酸氫根離子；由于步驟2中加入過量鹽酸可以將苯酚鈉轉(zhuǎn)變?yōu)楸椒�，因此步驟③需要另取混合液1，由于苯酚遇氯化鐵溶液顯紫色，苯酚鈉遇氯化鐵溶液不變色，苯酚遇濃溴水反應(yīng)生成白色沉淀，苯酚鈉遇濃溴水不能產(chǎn)生白色沉淀，因此向樣品中加入0.1mol/L FeCl₃或濃溴水，振蕩，溶液不顯紫色（或不出現(xiàn)白色的沉淀），說明混合液1不含有酚羥基或苯酚；（3）先求二氧化碳的物質(zhì)的量（33.6×10^－3/22.4mol），再根據(jù)苯甲酸與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)中苯甲酸與二氧化碳的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比求苯甲酸的物質(zhì)的量（33.6×10^－3/22.4mol），然后根據(jù)摩爾質(zhì)量求苯甲酸的質(zhì)量（33.6×10^－3/22.4mol×122g/mol），最后根據(jù)混合固體的質(zhì)量求苯甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即[33.6×10^－3/22.4mol×122g/mol]÷2.0g×100%=9.15%≈9.2%。

考點(diǎn)：考查探究實(shí)驗(yàn)及化學(xué)計(jì)算，涉及分離流程圖、復(fù)分解反應(yīng)、除雜試劑的確定、混合物分離和提純、分離提純關(guān)鍵步驟的化學(xué)方程式、解釋除雜試劑的作用、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案除去碳酸氫鈉中混有的碳酸鈉、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)碳酸氫鈉的存在、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)苯酚是否存在、氣體體積、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用、摩爾質(zhì)量、苯甲酸的質(zhì)量和純度計(jì)算、有效數(shù)字的處理等。