Question

12．硝基苯是重要的化工原料，用途广泛．制备反应如下：组装如图1反应装置． 制备、提纯硝基苯流程如图2：

可能用到的有关数据列表如下：

物　质	熔点/℃	沸点/℃	密度（20℃）/g•cm-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	难溶于水
浓硝酸	-	83	1.4	易溶于水
浓硫酸	-	338	1.84	易溶于水

请回答下列问题：
（1）配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸；实验装置中长玻璃管最好用球形冷凝管（或蛇形冷凝管）代替（填仪器名称）；恒压滴液漏斗的优点是使混合酸能顺利流下．
（2）反应温度控制在50～60℃的原因是防止副反应发生；反应结束后产物在下层（填“上”或者“下”），步骤②分离混酸和产品的操作名称是分液．
（3）用Na₂CO₃溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净？取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净．
（4）固体D的名称为无水氯化钙或无水硫酸镁．
（5）用铁粉、稀盐酸与硝基苯（用Ph-NO₂表示 ）反应可生成染料中间体苯胺（Ph-NH₂），其反应的化学方程式为C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 制备、提纯硝基苯流程：苯环上的一个氢原子能与硝酸中的硝基发生取代反应得到硝基苯，所以反应①的化学方程式为：，混合物②为苯、硝基苯、浓硝酸、浓硫酸，硝基苯是油状液体，与水不互溶，密度比水大，在下层，分离互不相溶的液态，采取步骤②分液操作，粗产品1中有残留的硝酸及硫酸，步骤③用10%Na₂CO₃溶液洗涤除去粗产品中残留的酸，之后再用蒸馏水洗涤，硝基苯中含有水，步骤④用无水CaCl₂或无水硫酸镁干燥，然后将较纯的硝基苯进行步骤⑤蒸馏，得到纯硝基苯．
（1）浓硫酸密度大于浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸混合放出大量的热，配制混酸应将浓硫酸中注入浓硝酸中，及时搅拌、冷却，防止溅出伤人；苯、浓硝酸沸点低，易挥发，球形冷凝管（或蛇形冷凝管）能更好冷凝回流挥发的苯、浓硝酸；恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强，使混合酸顺利滴下；
（2）温度过高有副反应发生，具有苦杏仁味的硝基苯的密度比水大，分离互不相溶的液态，采取分液操作；
（3）反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，需要除去，用10%Na₂CO₃溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤，未洗净晶体表面含有碳酸根离子，检验最后一次洗涤液即可；
（4）要得到纯净的硝基苯，粗产品依次用蒸馏水、10%Na₂CO₃溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤，最后用无水无水氯化钙或无水硫酸镁干燥、蒸馏，从而得到纯硝基苯；
（5）铁粉、稀盐酸与硝基苯反应可生成苯胺，硝基被还原，Fe粉氧化生成氯化亚铁，由元素守恒可知还生成水．

解答 解：（1）浓硫酸密度大于浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸混合放出大量的热，所以配制一定比例浓硝酸和浓硫酸混合酸时：先将浓硝酸注入烧杯中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却，球形冷凝管（或蛇形冷凝管）可以存留部分冷凝水，所以球形冷凝管（或蛇形冷凝管）比长玻璃管能更好冷凝回流挥发的苯、浓硝酸，减少反应物的损失，提高转化率，和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的混合酸顺利滴下，
故答案为：浓硝酸；球形冷凝管（或蛇形冷凝管）；使混合酸能顺利流下；
（2）浓硝酸和浓硫酸是强腐蚀性酸，且具有强氧化性，温度不能过高，控制在50～60℃，防止副反应发生，硝基苯是油状液体，与水不互溶，密度比水大，在下层，分离互不相溶的液态，采取分液操作，
故答案为：防止副反应发生；下；分液；
（3）反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，用10%Na₂CO₃溶液洗涤除去粗产品中残留的酸，之后再用蒸馏水洗涤，如果晶体未洗净含有碳酸根离子，取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净；
（4）用蒸馏水洗涤，硝基苯中含有水，用无水氯化钙或无水硫酸镁干燥，然后将较纯的硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯，所以D为无水氯化钙或无水硫酸镁，
故答案为：无水氯化钙或无水硫酸镁；
（5）铁粉、稀盐酸与硝基苯反应可生成苯胺，硝基被还原，Fe粉氧化生成氯化亚铁，由元素守恒可知还生成水，反应方程式为：C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O，
故答案为：C₆H₅NO₂+3Fe+6HCl→C₆H₅NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

点评 本题主要考查硝基苯的制取、物质的分离方法等知识点，题目难度中等，为高考的高频题，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．