Question

【題目】苯甲酸又稱(chēng)安息香酸(C6H5COOH)，可用于合成纖維、樹(shù)脂涂料等也可作為藥物或防腐劑使用，有抑制真菌、細(xì)菌生長(zhǎng)的作用。實(shí)驗(yàn)室中由甲苯制備苯甲酸的實(shí)驗(yàn)如下：

查閱資料：

①苯甲酸是一元有機(jī)弱酸不易被氧化。在水中溶解度：0.35g(25℃)、2.7g(80℃)、5.9g(100℃)。甲苯易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水。

②

	相對(duì)分子質(zhì)量	熔點(diǎn)（℃）	沸點(diǎn)（℃）	密度（g·cm-3）
苯甲酸	122	122.4	249	1.3
甲苯	92	-95	110.6	0.9

實(shí)驗(yàn)步驟：

第一步：將9.2g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液（過(guò)量）置于如圖的三頸燒瓶中，加熱保持反應(yīng)物溶液溫度在90℃左右至反應(yīng)結(jié)束，主要反應(yīng)為5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO45C6H5COOH+3K2SO4+4MnSO4+14H2O，制備過(guò)程中不斷從分水器分離出水；

第二步：將反應(yīng)后混合液趁熱過(guò)濾濾液冷卻后用硫酸酸化用如圖裝置抽濾得粗產(chǎn)品；（抽濾又稱(chēng)減壓過(guò)濾利用抽氣泵使抽濾瓶中的壓強(qiáng)降低達(dá)到固液分離的目的。）

第三步：粗產(chǎn)品用水洗滌2到3次，干燥稱(chēng)量得固體.

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圖1中裝置乙的名稱(chēng)為___。

（2）分水器的作用是分離出水其主要目的是___，判斷該反應(yīng)進(jìn)行完全的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___。

（3）實(shí)驗(yàn)第二步中，趁熱過(guò)濾的原因是___，采用抽濾的優(yōu)點(diǎn)是____。停止抽濾時(shí)先旋開(kāi)圖2中4處的旋塞恢復(fù)常壓，然后關(guān)閉抽氣泵，裝置3起到的作用是____。

（4）第三步證明粗產(chǎn)品洗滌干凈的方法是___。

（5）苯甲酸的產(chǎn)率為____。

（6）結(jié)合下列試劑和用品設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證苯甲酸是弱酸，具體操作為__。

0.010mol·L-1的苯甲酸溶液；0.010mol·L-1的苯甲酸鈉溶液；0.010mol·L-1的氫氧化鈉溶液；0.010mol·L-1的鹽酸溶液；廣泛pH試紙；甲基橙，酚酞（儀器任選）。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 提高甲苯利用率（或轉(zhuǎn)化率） 反應(yīng)混合液顏色不再發(fā)生變化（或反應(yīng)結(jié)束后靜置不再分層） 苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，減少苯甲酸因溫度低時(shí)析出產(chǎn)率降低 過(guò)濾速度快，得到的固體水份少（固液分離更快更徹底） 安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓） 取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴加幾滴BaCl2溶液，若無(wú)沉淀生成，產(chǎn)品洗滌干凈 90.2% 用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸

【解析】

（1）回流裝置用球形冷凝管；

（2）經(jīng)冷凝管冷凝回流的冷凝液進(jìn)入分水器，分層后，甲苯自動(dòng)流回到三頸燒瓶中，水從分水器中放出去，這樣可以促使反應(yīng)正向進(jìn)行，提高甲苯的利用率；該反應(yīng)完成時(shí)，三頸燒瓶中酸性KMnO4溶液顏色不再發(fā)生變化；

（3）苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大；抽濾具有過(guò)濾速率快，得到的固體水分少等優(yōu)點(diǎn)；從裝置圖可知，裝置3起到安全瓶的作用；

（4）由于第二步用硫酸酸化濾液，因此可通過(guò)檢驗(yàn)SO42-來(lái)判斷粗產(chǎn)品是否洗滌干凈；

（5）9.2g甲苯的物質(zhì)的量為：0.1mol，根據(jù)反應(yīng)方程式，理論上生成苯甲酸為：0.1mol，其質(zhì)量為0.1mol×122g·mol－1=12.2g，根據(jù)實(shí)際生成11.0g苯甲酸，可求出苯甲酸的產(chǎn)率；

（6）要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定苯甲酸是弱酸，最簡(jiǎn)單的方法就是用pH試紙測(cè)定0.010mol·L－1苯甲酸鈉溶液的pH大小；

（1）乙的名稱(chēng)為球形冷凝管，故答案為：球形冷凝管；

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)冷凝管冷凝回流的冷凝液進(jìn)入分水器，分層后，甲苯自動(dòng)流回到三頸燒瓶中，生成的水從分水器中放出去，這樣可以促使反應(yīng)正向進(jìn)行，提高甲苯的利用率，同時(shí)能減少抽濾所需時(shí)間；該反應(yīng)完成時(shí)，三頸燒瓶中酸性KMnO4溶液顏色不再發(fā)生變化，或停止攪拌，靜置，液體不再出現(xiàn)分層現(xiàn)象，故答案為：提高甲苯利用率（或轉(zhuǎn)化率）；反應(yīng)混合液顏色不再發(fā)生變化（或反應(yīng)結(jié)束后靜置不再分層）；

（3）苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，趁熱過(guò)濾的原因是減少苯甲酸因溫度低時(shí)析出產(chǎn)率降低；抽濾具有過(guò)濾速率快，得到的固體水分少等優(yōu)點(diǎn)；裝置3起到安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓）的作用；故答案為：苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，減少苯甲酸因溫度低時(shí)析出產(chǎn)率降低；過(guò)濾速度快，得到的固體水份少（固液分離更快更徹底）；安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓）；

（4）由于第二步用硫酸酸化濾液，因此可通過(guò)檢驗(yàn)SO42-來(lái)判斷粗產(chǎn)品是否洗滌干凈，檢驗(yàn)的方法是向少許最后一次的洗滌液中滴入幾滴BaCl2溶液，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明粗產(chǎn)品洗滌干凈，故答案為：取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴加幾滴BaCl2溶液，若無(wú)沉淀生成，產(chǎn)品洗滌干凈；

（5）9.2g甲苯的物質(zhì)的量為：0.1mol，根據(jù)反應(yīng)方程式，理論上生成苯甲酸為：0.1mol，其質(zhì)量為0.1mol×122g·mol－1=12.2g，根據(jù)實(shí)際生成11.0g苯甲酸，可求出苯甲酸的產(chǎn)率為11.0g/12.2g×100%≈90.2%，故答案為：90.2%；

（6）實(shí)驗(yàn)確定苯甲酸是弱酸，最簡(jiǎn)單的方法就是用pH試紙測(cè)定0.010mol·L－1苯甲酸鈉溶液的pH大小，所以用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸，故答案為：用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸。