Question

6．苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，是重要的酸型食品防腐剂．某同学尝试用甲苯氧化反应制备甲苯酸，原理如下：

已知：苯甲酸的熔点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.17g和6.8g．
按图1装置进行实验，将2.7mL甲苯、100mL水、8.5g高锰酸钾和2～3片碎瓷片置于A中，开动电动搅拌器，B中通入流动水，在100℃反应4小时后停止反应．按如图2流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯．

（1）装置B的名称是球形冷凝管，作用是冷凝回流，提高反应物利用率，进水口是a（填“a”或“b”）
（2）操作Ⅰ所需要的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯；操作Ⅱ的名称为蒸馏．
（3）操作Ⅰ后，所得水相应先加入足量的H₂C₂O₄溶液，然后再加入浓盐酸酸化，若无此操作会导致的危害是过量的高锰酸钾氧化盐酸，产生氯气．
（4）实验结束后，称取1.20g产品，配成100mL乙醇溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶中，滴加2滴酚酞溶液，然后用浓度为0.1200mol•L^-1标准KOH溶液滴定，消耗KOH溶液的体积为20.00mL，则所的产品中苯甲酸的纯度为97.6%．
（5）常用重结晶的方法将粗产品进一步提纯．重结晶过程中为了得到到更多的苯甲酸产品，结晶温度是否越低越好否（填“是”或“否”），原因是杂质的溶解度也随温度的降低而降低，且温度太低溶剂也可能结晶．

Answer 1

分析 2.7mL甲苯的甲苯和8.5g高锰酸钾在100℃反应一段时间后停止反应，按如图2流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）根据装置图中仪器形状和作用可知，装置B为球形冷凝管，冷凝效果好水流为逆流；
（2）分离互不相溶的液体采用分液方法，分离互溶且沸点不同的液体采用蒸馏方法；
（3）操作Ⅰ后，所得水相中有过量的高锰酸钾，所以应先加入足量的H₂C₂O₄溶液，防止高锰酸钾氧化后来加入的盐酸；
（4）苯甲酸和KOH溶液发生酸碱中和反应，根据苯甲酸和KOH之间的关系式计算苯甲酸的质量，从而计算苯甲酸的质量分数；
（5）重结晶过程中，温度过低时杂质也会结晶析出．

解答 解：2.7mL甲苯的甲苯和8.5g高锰酸钾在100℃反应一段时间后停止反应，按如图2流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸，
（1）根据装置图中仪器形状和作用可知，装置B为球形冷凝管，其作用是冷凝回流，提高反应物利用率，冷凝效果好水流为逆流，所以进水口是a，
故答案为：球形冷凝管；冷凝回流，提高反应物利用率； a；
（2）分离互不相溶的液体采用分液方法，根据流程图中，水层和有机层不互溶，所以可以采用分液方法分离，要用分液漏斗、烧杯，有机层中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，
故答案为：分液漏斗、烧杯；蒸馏；
（3）操作Ⅰ后，所得水相中有过量的高锰酸钾，所以应先加入足量的H₂C₂O₄溶液，防止高锰酸钾氧化后来加入的盐酸，产生氯气，
故答案为：过量的高锰酸钾氧化盐酸，产生氯气；
（4）设苯甲酸的纯度为x，则1.20g样品中苯甲酸的质量为1.2xg，
   C₆H₅COOH+KOH→C₆H₅COOK+H₂O
 122           1mol
1.2x×$\frac{25}{100}$g   0.12×0.02mol
$\frac{122}{1.2x×\frac{25}{100}}=\frac{1}{0.12×0.02}$
x=0.976=97.6%，
故答案为：97.6%；
（5）重结晶过程中，温度过低时杂质也会结晶析出，所以不是结晶温度是否越低越好，
故答案为：否；杂质的溶解度也随温度的降低而降低，且温度太低溶剂也可能结晶．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，侧重考查分析问题能力、计算能力，明确物质的性质是解本题关键，知道根据物质的性质选取合适的分离方法，掌握基础是关键，题目难度中等．