Question

11．已二酸是一种重要的化工中间体，可通过氧化环已醇得到．反应原理为图甲：

实验步骤：
步骤1．在图乙①所示装置的三颈瓶中加入6g KMnO₄和50mL 0.3mol/L NaOH溶液，搅拌加热使之溶解．
步骤2．在继续搅拌下用滴管滴加21mL环已醇，控制滴加速度，维持反应温度43～47℃．滴加完毕后，在沸水浴中将混合物加热几分钟．
步骤3．用图乙②所示装置趁热抽滤，二氧化锰滤渣用水洗2～3次．
步骤4．滤液用小火加热蒸发浓缩至原来体积的一半，冷却后再用浓盐酸酸化至pH为2～4，冷却析出粗产品．
步骤5．将粗产品用水进行重结晶提纯，然后在烘箱中烘干．
（1）写出实验仪器名称：a球形冷凝管； b布氏漏斗．
（2）步骤2在沸水浴中将混合物加热几分钟的目的是：使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒．
（3）步骤3趁热抽滤的目的是：减少已二酸盐的析出；如何证明步骤3滤渣已洗涤干净：取最后一次洗涤滤液，滴入酚酞，溶液不变红说明已洗涤干净．
（4）步骤4用盐酸酸化的目的是：将已二酸盐转变为已二酸．
（5）确定最后产品成分为已二酸，还需做的实验或仪器分析有测定产品的熔点和红外光谱等．

Answer 1

分析 根据氧化环已醇得到已二酸原理设计的实验流程图，包括制备与提纯二个部分，将液体混合物在图①反应容器中加热，得到的粗产品，再利用图②装置分离提纯得到已二酸晶体．
（1）图①装置是反应容器，加热过程中液体会挥发，发减少原料和成品的损失，用a装置达到冷凝回流的目的，图②装置是分离固体二氧化锰与混有已二酸盐的液体，将欲分离的固体、液体混合物倒进b仪器，利用液体成分在负压力作用下被抽进烧杯，固体留在上方，达到分离目的；
（2）滴加环已醇后反应中除得到已二酸盐，还生成了二氧化锰，为了使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒方便分离，应该在沸水浴中将混合物加热几分钟；
（3）步骤3中趁热抽滤的目的是避免温度降低会有已二酸盐晶体析出，降低了产率，滤渣洗涤的目的是为了洗去二氧化锰表面附着的已二酸盐液体混合物，如果洗涤干净，最后一次洗涤液中将不再有已二酸盐，可结合已二酸盐水溶液显碱性的性质来鉴别；
（4）已二酸是一种弱酸，在步骤4中用盐酸酸化，利用复分解反应将已二酸盐转变为已二酸；
（5）为证实产品为已二酸，可根据已二酸的结构特点利用红外光谱测定产品所含有的结构特点，也可以根据已二酸的物理性质，测定熔点来鉴别．

解答 解：（1）根据装置图可知a为球形冷凝管，b为布氏漏斗，故答案为：球形冷凝管；布氏漏斗；
（2）反应进行的过程中，利用沸水浴中将混合物加热几分钟，可使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒方便分离，故答案为：使生成的二氧化锰凝聚成大颗粒；
（3）在步骤3中通过趁热抽滤能减少已二酸盐的析出；取步骤3中的最后一次洗涤滤液，滴入酚酞，溶液不变红（无NaOH）说明已洗涤干净；故答案为：减少已二酸盐的析出；取最后一次洗涤滤液，滴入酚酞，溶液不变红说明已洗涤干净；
（4）利用强酸制弱酸的原理，在步骤4用盐酸酸化可以将已二酸盐转化为已二酸，得到产品，故答案为：将已二酸盐转变为已二酸；
（5）根据已二酸的结构特点用红外光谱来鉴别，也可以根据已二酸的物理性质，通过测产品的熔点来鉴别，故答案为：测定产品的熔点和红外光谱等．

点评 本题以醇的催化氧化为载体制备已二酸，涉及物质制备实验方案的设计及混合物分离提纯的基本操作，比较重视基础，难度不大，但错误可能会较高，通过练习可提高学生关注基础知识的学习的认识．