Question

【题目】苯甲酸钠是一种常见的食品防腐剂．实验室制备苯甲酸的反应装置图和有关数据如下：

	相对分子质量	熔点/℃	沸点/℃	溶解性
甲苯	92	-94.9	110.6	难溶于水
苯甲酸	122	122.13	249	微溶于水
苯甲酸钠	144	—	249.3	易溶于水

按下列合成步骤回答问题：

（1）制备苯甲酸

在三颈瓶中加入4mL甲苯和20mL蒸馏水，再加入5mL浓硫酸，放入碎瓷片后，加热至沸腾，加入高锰酸钾，加热到甲苯层消失。将三颈瓶在冰水浴中冷却，分离出苯甲酸．

（2）制备苯甲酸钠

控制温度为70℃，向三颈瓶中加入苯甲酸和适量的的碳酸钠溶液，充分反应后停止加热．在深色的溶液中加入活性炭，并将反应混合物过滤，得到无色透明的苯甲酸钠溶液，将滤液转入蒸发皿中，加热蒸发、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥制得苯甲酸钠晶体．

①球形冷凝管的作用是 ______ ，其进水口是 ______ 填“a”或“b”．

②三颈瓶中反应的离子方程式 ______ ．

③分离苯甲酸选用的玻璃仪器是 ______ 填标号

A分液漏斗B玻璃棒C烧杯D漏斗E蒸馏烧瓶F直形冷凝管

④分离出的苯甲酸晶体中可能含有的杂质是 ______ ，为进一步提纯，应采用的方法是 ______ ．

⑤控制温度为70℃的方法是 ______ ．

⑥加入活性炭的作用是 ______ ．

Answer 1

【答案】冷凝回流 b 5+6MnO4-+18H+→5+6Mn2++14H2O BCD 、 重结晶 水浴加热 吸附色素或脱色

【解析】

本实验制备苯甲酸及其盐的思路为：用高锰酸钾在酸性条件下将甲苯氧化成苯甲酸，分离出来后再用碳酸钠溶液使之转化成苯甲酸钠，通过分离提纯操作制得苯甲酸钠晶体。在明确实验目的和思路的基础上，结合实验相关知识，可解各小题。

①球形冷凝管的作用是冷凝回流，减少反应物的损失，水流为下进上出，所以进水口是b。答案为：冷凝回流；b；

②本实验是制取苯甲酸，利用酸性高锰酸钾的强氧化性，把甲苯上的甲基氧化成羧基，本身被还原成Mn2＋，根据化合价的升降配平，甲苯失去2个H并增加2个O，化合价升高6，Mn化合价从+7降低为+2，降低5，故甲苯和按5：6反应，可写出反应方程式为：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O。答案为：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O；

③根据表格数据，苯甲酸在此状态下是微溶于水的固体，因此采用过滤的方法进行分离，用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、铁架台等，因此B、C、D正确；答案为：BCD；

④根据②中反应的离子方程式，得出混有的杂质是K2SO4、MnSO4，这两种物质溶于水，采取再溶解，再结晶的方法，即重结晶法；答案为：K2SO4、MnSO4；重结晶；

⑤温度控制在70℃，如果直接加热，温度很容易超过70℃，因此采取水浴加热，优点是：受热均匀，便于控制温度；答案为：水浴加热；

⑥根据信息，深色溶液中加入活性炭，得到无色透明溶液，且活性炭具有吸附性，因此活性炭的作用是吸附脱色；答案为：吸附色素或脱色。