Question

5．苯甲酸廣泛用于醫(yī)藥、食品、染料、化工等領域．以下是實驗室制備苯甲酸的一種方法．反應原理：
+2KMnO₄$\stackrel{△}{→}$+2MnO₂↓+KOH+H₂O
+HCl→+KCl

名稱	相對分子質量	性狀	熔點/℃	溶解度
				不溶	乙醇
甲苯	92	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	不溶	易溶
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4（100℃升華）	25℃0.35g 80℃，2.7g	易溶

實驗步驟：
①按圖組裝反應裝置（冷凝水、夾持及加熱裝置未畫出），并在三頸燒瓶中依次加入120mL水、9.4g高錳酸鉀和3.0mL甲苯．
②將三頸燒瓶中的混合液體攪拌、加熱至沸騰，直到甲苯完全反應．
③趁熱過濾反應混合物．若濾液呈紫色，則需加入適量的亞硫酸氫鈉溶液至紫色褪去后再過濾，用熱水洗滌濾渣，洗滌液合并至濾液中．
④用冰水冷卻濾液，然后用濃鹽酸酸化，過濾，用少量冷水洗滌濾渣，得到苯甲酸粗產(chǎn)品，經(jīng)重結晶得到精制的苯甲酸．
回答下列問題：
（1）三頸燒瓶所盛液體體積通常占其容積的1/3～2/3，則本實驗應選擇的三頸燒瓶規(guī)格為B（填字母序號）．A．100mL B．250mL C．500mL D．1000mL
（2）判斷甲苯己完全反應的現(xiàn)象是三頸燒瓶內溶液不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠．
（3）實驗步驟④中，用少量冷水而不用熱水洗滌濾渣的目的是減少苯甲酸因溶解造成的損失；苯甲酸粗產(chǎn)品除了可用重結晶法精制外，還可用升華法．
（4）寫出堿性高錳酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉反應生成黑色沉淀的離子方程式2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O
（5）精制的苯甲酸純度測定：稱取1.220g樣品，用稀乙醇溶解并配成100mL溶液，分別取25.00mL溶液，用0.1000mo1•L^-1NaOH標準溶液滴定，三次滴定消耗NaOH溶液的體積分別為V₁=24.70mL．V₂=24.80mL．V₃=25.80mL．
①配制溶液時用稀乙醇而不用蒸餾水作溶劑的原因是常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇．
②若用酚酞作指示劑，確定滴定終點的現(xiàn)象是加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色．
③產(chǎn)品的純度為99.00%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液體積及三頸燒瓶所盛液體體積通常占其容積的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$判斷；
（2）根據(jù)物質的溶解性可知，完全反應時：溶液不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠；
（3）溫度較高時，苯甲酸溶解度增大，會溶解而損失；由表中數(shù)據(jù)可知，苯甲酸具有升華性質；
（4）堿性高錳酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉反應生成黑色沉淀，該黑色沉淀為MnO₂，亞硫酸根被氧化為硫酸根；
（5）①由表中數(shù)據(jù)可知，常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②苯甲酸反應完畢，加入最后一滴NaOH溶液，溶液呈弱堿性，溶液變?yōu)闇\紅色；
③第三次與前兩次消耗氫氧化鈉的體積相差較大，應舍棄，第1、2次消耗氫氧化鈉溶液的體積的平均值為氫氧化鈉溶液體積，苯甲酸與氫氧化鈉按1：1反應，則n（苯甲酸）=n（NaOH），再根據(jù)m=nM計算m（苯甲酸），進而計算樣品中苯甲酸的純度．

解答 解：（1）溶液體積為120mL，而三頸燒瓶所盛液體體積通常占其容積的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$，故三頸燒瓶的容積應為180mL～360mL，故選250mL三頸燒瓶，故選：B；
（2）反應中得到苯甲酸鉀，而苯甲酸鉀溶于水，甲苯不溶于水，完全反應時：三頸燒瓶內溶液不分層、回流液不再出現(xiàn)油珠，故答案為：三頸燒瓶內溶液不分層；
（3）溫度較高時，苯甲酸溶解度增大，用少量冷水洗滌可以減少苯甲酸因溶解造成的損失；由表中數(shù)據(jù)可知，苯甲酸具有升華性質，可以利用升華法進行提純，
故答案為：減少苯甲酸因溶解造成的損失；升華；
（4）堿性高錳酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉反應生成黑色沉淀，該黑色沉淀為MnO₂，亞硫酸根被氧化為硫酸根，反應離子方程式為：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O；
（5）①由表中數(shù)據(jù)可知，常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇，故配制溶液時用稀乙醇而不用蒸餾水作溶劑，
故答案為：常溫下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②反應到達終點時，加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，
故答案為：加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色；
③第三次與前兩次消耗氫氧化鈉的體積相差較大，應舍棄，消耗氫氧化鈉溶液的體積為$\frac{24.70mL+24.80mL}{2}$=24.75mL，苯甲酸與氫氧化鈉按1：1反應，則n（苯甲酸）=n（NaOH）=0.1000mol•L^-1 ×0.02475L=0.002475mol，則其總質量為0.002475mol×122g/mol×$\frac{100mL}{25mL}$=1.2078g，所以產(chǎn)品中苯甲酸質量分數(shù)為$\frac{1.2078g}{1.22g}$×100%=99.00%，
故答案為：99.00%．

點評 本題考查制備實驗方案設計、對實驗操作分析評價、滴定原理的應用等，清楚原理是解答的關鍵，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．