Question

17．苯甲酸廣泛應(yīng)用于制藥和化工行業(yè)，某同學(xué)嘗試用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸．反應(yīng)原理（如圖）：

已知甲苯的熔點(diǎn)為-95°C，沸點(diǎn)為110.6°C，易揮發(fā)，密度為0.866g/cm³；苯甲酸的熔點(diǎn)為122.4°C，在25°C和95°C下溶解度分別為0.3g和6.9g．
【制備產(chǎn)品】將30.0mL甲苯和25.0mL1mol/L高錳酸鉀溶液在100°C下反應(yīng)30min，裝置如圖1所示．
（1）圖中冷凝管的進(jìn)水口為a（填“a”或“b”）．支管的作用是平衡壓強(qiáng)，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶．
（2）在本實(shí)驗(yàn)中，三頸燒瓶最合適的容積是B（填字母）．
A．50mL  B．100mL  C．200mL  D．250mL
相對(duì)于用酒精燈直接加熱，用沸水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)是便于控制溫度和使容器受熱均勻．
【分離產(chǎn)品】該同學(xué)設(shè)計(jì)如下流程分離粗產(chǎn)品苯甲酸和回收甲苯（如圖2）．
（3）操作Ⅰ的名稱(chēng)是分液；含有雜質(zhì)的產(chǎn)物經(jīng)操作Ⅱ進(jìn)一步提純得無(wú)色液體甲苯，則操作Ⅱ的名稱(chēng)是蒸餾．
（4）測(cè)定白色固體的熔點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其在115°C開(kāi)始熔化，達(dá)到130°C時(shí)仍有少量不熔．該同學(xué)推測(cè)白色固體是苯甲酸與KCl的混合物，設(shè)計(jì)了如下方案進(jìn)行提純和檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明推測(cè)正確，請(qǐng)完成表中內(nèi)容．

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①	將白色固體加入水中，加熱溶解，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．	得到白色晶體和無(wú)色溶液	╲
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液．	生成白色沉淀	濾液含Cl-
③	干燥白色晶體，加熱使其熔化，測(cè)其熔點(diǎn)．	白色晶體在122.4℃左右時(shí)完全熔化	白色晶體是苯甲酸

【純度測(cè)定】稱(chēng)取1.220g白色晶體，配成100mL甲醇溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/LKOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，重復(fù)滴定四次，每次消耗的體積如下表所示．

	第一次	第二次	第三次	第四次
體積（mL）	24.00	24.10	22.40	23.90

（5）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視則測(cè)定結(jié)果偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．計(jì)算樣品中苯甲酸純度為96%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)逆流的冷卻的效率高的原理判斷，支管連接了恒壓滴液漏斗中的液體上、下方，使恒壓滴液漏斗中的液體上、下方的壓強(qiáng)相等；
（2）本實(shí)驗(yàn)中用到的液體體積約為55mL，據(jù)此選擇三頸燒瓶的規(guī)格，沸水浴加熱便于控制溫度和使容器受熱均勻；
（3）依據(jù)流程分析混合物分離的實(shí)驗(yàn)方法和操作步驟；
（4）結(jié)合反應(yīng)化學(xué)方程式中生成的產(chǎn)物和流程中分離步驟分析，白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物；依據(jù)苯甲酸熔點(diǎn)122.4℃，在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g；先檢驗(yàn)苯甲酸的檢驗(yàn)再檢驗(yàn)氯化鉀的存在；
（5）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視則讀取的溶液的體積小于實(shí)際用掉的溶液的體積，據(jù)此判斷；根據(jù)苯甲酸純度=$\frac{苯甲酸的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計(jì)算純度．

解答 解：（1）根據(jù)逆流的冷卻的效率高的原理可知，進(jìn)水口應(yīng)在冷凝管的下方a處，支管連接了恒壓滴液漏斗中的液體上、下方，使恒壓滴液漏斗中的液體上、下方的壓強(qiáng)相等，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶，
故答案為：a；平衡壓強(qiáng)，便于甲苯順利滴入三頸燒瓶；
（2）本實(shí)驗(yàn)中用到的液體體積約為55mL，所以選擇100mL的三頸燒瓶，故選B，沸水浴加熱便于控制溫度和使容器受熱均勻，
故答案為：B；便于控制溫度和使容器受熱均勻；
（3）一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應(yīng)一段時(shí)間后停止反應(yīng)，按流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯；所以操作Ⅰ是分離出有機(jī)相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸餾的方法控制甲苯沸點(diǎn)得到純凈的甲苯液體，
故答案為：分液；蒸餾；
（4）通過(guò)測(cè)定白色固體B的熔點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其在115℃開(kāi)始熔化，達(dá)到130℃時(shí)仍有少量不熔，推測(cè)白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，氯化鉀可以用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃時(shí)溶解度分別為0.3g和6.9g；利用不同溫度下的溶解度，分離混合物，得到晶體后通過(guò)測(cè)定熔點(diǎn)判斷是否為苯甲酸，所以實(shí)驗(yàn)方案及現(xiàn)象為：

序號(hào)	實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①	將白色固體B加入水中，加熱，溶解，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾	得到白色晶體和無(wú)色溶液
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液	生成白色沉淀	濾液含有Cl-
③	干燥白色晶體，加熱使其熔化，測(cè)其熔點(diǎn)；	白色晶體在122.4℃左右時(shí)完全熔化	白色晶體是苯甲酸

故答案為：①冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；②滴入適量的硝酸酸化的AgNO₃溶液；③加熱使其熔化，測(cè)其熔點(diǎn)；白色晶體在122.4℃左右時(shí)完全熔化；
（5）滴定操作中，如果對(duì)裝有KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管讀數(shù)時(shí)，滴定前仰視，滴定后俯視則讀取的溶液的體積小于實(shí)際用掉的溶液的體積，所以測(cè)定結(jié)果偏小；苯甲酸純度=$\frac{苯甲酸的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%=$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%=96%，
故答案為：偏�。�96%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)原理的分析判斷，物質(zhì)分離條件，試劑選擇，操作步驟的理解應(yīng)用，物質(zhì)成分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、步驟、試劑，樣品純度的計(jì)算，題目難度中等．