Question

20．苯甲酸是一種重要的化工原料，一種合成苯甲酸的原理、數據及裝置如下：

名稱	形狀	熔點（℃）	沸點（℃）	密度（g•mL-1）	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	112.4（100℃左右升華）	248	1.2659	微溶	易溶

苯甲酸在水中的溶解度如下表：

溫度/℃	4	18	75
溶解度/g	0.2	0.3	2.2

實驗步驟如下，并完成填空：
（1）按如圖組裝反應裝置（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．裝置a的名稱是冷凝管，其作用為冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產率．
（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．判斷甲苯已完全反應的現象是三頸燒瓶內溶液不分層且回流液不再出現油珠．
（3）趁熱過濾反應混合物．若綠葉呈紫色，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．若KMnO₄被還原為MnO₂，則KMnO₄溶液與NaHSO₃反應的離子方程式為2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O．
（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，得到苯甲酸粗產品，經重結晶得到粗制的苯甲酸，用少量冷水洗滌濾渣的原因是減少苯甲酸因溶解而造成的損失，苯甲酸粗產品除了可用重結晶法精制外，還可用C法（選填字母）．
A．溶于水后過濾  B．用甲苯萃取后分液  C．升華
（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0.1000mol•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=26.80ml．
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，確定滴定終點的現象是加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且保持30秒不變色．
③產品的純度為99.00%．

Answer 1

分析 （1）根據裝置圖可知，裝置a的名稱是冷凝管，由于甲苯易揮發(fā)，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的產率；
（2）根據物質的溶解性可知，完全反應時：溶液不分層、回流液不再出現油珠；
（3）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；
（4）溫度較高時，苯甲酸溶解度增大，會溶解而損失；由表中數據可知，苯甲酸具有升華性質；
（5）①由表中數據可知，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）根據裝置圖可知，裝置a的名稱是冷凝管，由于甲苯易揮發(fā)，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的產率，所以冷凝管的作用是冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產率，
故答案為：冷凝管；冷凝回流，防止甲苯揮發(fā)而降低苯甲酸的產率；
（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、回流液不再出現油珠，
故答案為：三頸燒瓶內溶液不分層；
（3）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；
（4）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；由表中數據可知，苯甲酸具有升華性質，可以利用升華法進行提純，故選C，
故答案為：減少苯甲酸因溶解而造成的損失；C；
（5）①由表中數據可知，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，且保持30秒不變色，
故答案為：加入最后一滴NaOH溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且保持30秒不變色；
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，所以產品中苯甲酸質量分數為$\frac{1.2078g}{1.22g}$×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．