Question

5．苯甲酸广泛用于医药、食品、染料、化工等领域．以下是实验室制备苯甲酸的一种方法．反应原理：
+2KMnO₄$\stackrel{△}{→}$+2MnO₂↓+KOH+H₂O
+HCl→+KCl

名称	相对分子质量	性状	熔点/℃	溶解度
				不溶	乙醇
甲苯	92	无色液体易燃易挥发	-95	不溶	易溶
苯甲酸	122	白色片状或针状晶体	122.4（100℃升华）	25℃0.35g 80℃，2.7g	易溶

实验步骤：
①按图组装反应装置（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．
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．
③趁热过滤反应混合物．若滤液呈紫色，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．
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，经重结晶得到精制的苯甲酸．
回答下列问题：
（1）三颈烧瓶所盛液体体积通常占其容积的1/3～2/3，则本实验应选择的三颈烧瓶规格为B（填字母序号）．A．100mL B．250mL C．500mL D．1000mL
（2）判断甲苯己完全反应的现象是三颈烧瓶内溶液不分层、回流液不再出现油珠．
（3）实验步骤④中，用少量冷水而不用热水洗涤滤渣的目的是减少苯甲酸因溶解造成的损失；苯甲酸粗产品除了可用重结晶法精制外，还可用升华法．
（4）写出碱性高锰酸钾溶液与亚硫酸氢钠反应生成黑色沉淀的离子方程式2MnO₄^-+3HSO₃^-+OH^-=2MnO₂↓+3SO₄^2-+2 H₂O
（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0.1000mo1•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=25.80mL．
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．
③产品的纯度为99.00%．

Answer 1

分析 （1）根据溶液体积及三颈烧瓶所盛液体体积通常占其容积的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$判断；
（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）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；
（4）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；
（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）溶液体积为120mL，而三颈烧瓶所盛液体体积通常占其容积的$\frac{1}{3}$～$\frac{2}{3}$，故三颈烧瓶的容积应为180mL～360mL，故选250mL三颈烧瓶，故选：B；
（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）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，
故答案为：减少苯甲酸因溶解造成的损失；升华；
（4）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；
（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，
故答案为：加入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色；
③第三次与前两次消耗氢氧化钠的体积相差较大，应舍弃，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．