Question

20．苯甲酸是一种重要的化工原料，一种合成苯甲酸的原理、数据及装置如下：

名称	形状	熔点（℃）	沸点（℃）	密度（g•mL-1）	溶解性
					水	乙醇
甲苯	无色液体易燃易挥发	-95	110.6	0.8669	不溶	互溶
苯甲酸	白色片状或针状晶体	112.4（100℃左右升华）	248	1.2659	微溶	易溶

苯甲酸在水中的溶解度如下表：

温度/℃	4	18	75
溶解度/g	0.2	0.3	2.2

实验步骤如下，并完成填空：
（1）按如图组装反应装置（冷凝水、夹持及加热装置未画出），并在三颈烧瓶中依次加入120mL水，9.4g高锰酸钾和3.0mL甲苯．装置a的名称是冷凝管，其作用为冷凝回流，防止甲苯挥发而降低苯甲酸的产率．
（2）将三颈烧瓶中的混合液体搅拌、加热至沸腾，直到甲苯完全反应．判断甲苯已完全反应的现象是三颈烧瓶内溶液不分层且回流液不再出现油珠．
（3）趁热过滤反应混合物．若绿叶呈紫色，则需加入适量的亚硫酸氢钠溶液至紫色褪去后再过滤，用热水洗涤滤渣，洗涤液合并至滤液中．若KMnO₄被还原为MnO₂，则KMnO₄溶液与NaHSO₃反应的离子方程式为2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O．
（4）用冰水冷却滤液，然后用浓盐酸酸化，过滤，用少量冷水洗涤滤渣，得到苯甲酸粗产品，经重结晶得到粗制的苯甲酸，用少量冷水洗涤滤渣的原因是减少苯甲酸因溶解而造成的损失，苯甲酸粗产品除了可用重结晶法精制外，还可用C法（选填字母）．
A．溶于水后过滤  B．用甲苯萃取后分液  C．升华
（5）精制的苯甲酸纯度测定：称取1.220g样品，用稀乙醇溶解并配成100mL溶液，分别取25.00mL溶液，用0.1000mol•L^-1NaOH标准溶液滴定，三次滴定消耗NaOH溶液的体积分别为V₁=24.70ml，V₂=24.80ml，V₃=26.80ml．
①配制溶液时用稀乙醇而不用蒸馏水作溶剂的原因是常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇．
②若用酚酞作指示剂，确定滴定终点的现象是加入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色，且保持30秒不变色．
③产品的纯度为99.00%．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知，装置a的名称是冷凝管，由于甲苯易挥发，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的产率；
（2）根据物质的溶解性可知，完全反应时：溶液不分层、回流液不再出现油珠；
（3）碱性高锰酸钾溶液与亚硫酸氢钠反应生成黑色沉淀，该黑色沉淀为MnO₂，亚硫酸根被氧化为硫酸根；
（4）温度较高时，苯甲酸溶解度增大，会溶解而损失；由表中数据可知，苯甲酸具有升华性质；
（5）①由表中数据可知，常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②苯甲酸反应完毕，加入最后一滴NaOH溶液，溶液呈弱碱性，溶液变为浅红色；
③第三次与前两次消耗氢氧化钠的体积相差较大，应舍弃，第1、2次消耗氢氧化钠溶液的体积的平均值为氢氧化钠溶液体积，苯甲酸与氢氧化钠按1：1反应，则n（苯甲酸）=n（NaOH），再根据m=nM计算m（苯甲酸），进而计算样品中苯甲酸的纯度．

解答 解：（1）根据装置图可知，装置a的名称是冷凝管，由于甲苯易挥发，所以要冷凝回流，提高苯甲酸的产率，所以冷凝管的作用是冷凝回流，防止甲苯挥发而降低苯甲酸的产率，
故答案为：冷凝管；冷凝回流，防止甲苯挥发而降低苯甲酸的产率；
（2）反应中得到苯甲酸钾，而苯甲酸钾溶于水，甲苯不溶于水，完全反应时：三颈烧瓶内溶液不分层、回流液不再出现油珠，
故答案为：三颈烧瓶内溶液不分层；
（3）碱性高锰酸钾溶液与亚硫酸氢钠反应生成黑色沉淀，该黑色沉淀为MnO₂，亚硫酸根被氧化为硫酸根，反应离子方程式为：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O；
（4）温度较高时，苯甲酸溶解度增大，用少量冷水洗涤可以减少苯甲酸因溶解造成的损失；由表中数据可知，苯甲酸具有升华性质，可以利用升华法进行提纯，故选C，
故答案为：减少苯甲酸因溶解而造成的损失；C；
（5）①由表中数据可知，常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇，故配制溶液时用稀乙醇而不用蒸馏水作溶剂，
故答案为：常温下苯甲酸微溶于水而易溶于乙醇；
②反应到达终点时，加入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色，且保持30秒不变色，
故答案为：加入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色，且保持30秒不变色；
③第三次与前两次消耗氢氧化钠的体积相差较大，应舍弃，消耗氢氧化钠溶液的体积为$\frac{24.70mL+24.80mL}{2}$=24.75mL，苯甲酸与氢氧化钠按1：1反应，则n（苯甲酸）=n（NaOH）=0.1000mol•L^-1 ×0.02475L=0.002475mol，则其总质量为0.002475mol×122g/mol×$\frac{100mL}{25mL}$=1.2078g，所以产品中苯甲酸质量分数为$\frac{1.2078g}{1.22g}$×100%=99.00%，
故答案为：99.00%．

点评 本题考查制备实验方案设计、对实验操作分析评价、滴定原理的应用等，清楚原理是解答的关键，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．