Question

15．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如图，有关数据如表：

	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稀硫酸，放入碎瓷片后，加热至沸腾，加入12.8g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．
①球形冷凝管的作用是冷凝回流，其进水口是b（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BCD（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K₂SO₄、MnSO₄，为进一步提纯，应采用的方法是重结晶．
（2）制备苯甲酸钠
控制温度为70℃，向三颈瓶中加入61.0g苯甲酸和适量的32%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．
⑤控制温度为70℃的方法是水浴加热．
⑥加入活性炭的作用是吸附色素．
⑦若提纯得到46.8g苯甲酸钠．则苯甲酸钠的产率是65.0%．

Answer 1

分析 （1）①甲苯易挥发，冷凝回流；采取逆流原理通入冷凝水；
②甲苯为酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，高锰酸根还原得到锰离子；
③苯甲酸微溶于水，常温下为晶体，采取过滤方法分离；
④反应得到溶液中含有硫酸锰、硫酸钾，硫酸锰、硫酸钾易溶于水，苯甲酸微溶于水，可以利用重结晶进行提纯；
（2）⑤控制温度为70℃，可以采取水浴加热；
⑥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，说明活性炭吸附色素；
⑦根据苯甲酸计算苯甲酸钠的理论产量，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%．

解答 解：（1）①甲苯易挥发，冷凝管冷凝回流挥发的甲苯，减少损失；采取逆流原理通入冷凝水，充分冷凝，即从b口通入冷凝水，
故答案为：冷凝回流；b；
②甲苯为酸性高锰酸钾溶液氧化生成苯甲酸，高锰酸根还原得到锰离子，反应离子方程式为：，
故答案为：；
③苯甲酸微溶于水，常温下为晶体，采取过滤方法分离，需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，
故选：BCD；
④反应得到溶液中含有硫酸锰、硫酸钾，分离出的苯甲酸晶体中可能含有的杂质是K₂SO₄、MnSO₄，硫酸锰、硫酸钾易溶于水，苯甲酸微溶于水，可以利用重结晶进行提纯，
故答案为：K₂SO₄、MnSO₄；重结晶；
（2）⑤控制温度为70℃，低于水的沸点，可以采取水浴加热，受热均匀，便于控制温度，
故答案为：水浴加热；
⑥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，说明活性炭吸附色素，
故答案为：吸附色素；
⑦61.0g苯甲酸完全转化可以生成苯甲酸钠质量为61g×$\frac{144}{122}$=72g，苯甲酸钠的产率=$\frac{46.8g}{72g}$×100%=65.0%，
故答案为：65.0%．

点评 本题考查物质制备实验，涉及物质的分离提纯、仪器的使用、产率计算等，清楚原理是解答的关键，注意对题目信息的应用，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．