Question

【題目】苯甲酸可用作食品防腐劑。實驗室可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應原理簡示如下：

+KMnO4→+ MnO2+HCl→+KCl

名稱	相對分 子質量	熔點/℃	沸點/℃	密度/(g·mL1)	溶解性
甲苯	92	95	110.6	0.867	不溶于水，易溶于乙醇
苯甲酸	122	122.4(100℃左右開始升華)	248	——	微溶于冷水，易溶于乙醇、熱水

實驗步驟：

(1)在裝有溫度計、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(約0.03 mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現油珠。

(2)停止加熱，繼續攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣。合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全。將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥。稱量，粗產品為1.0 g。

(3)純度測定：稱取0. 122 g粗產品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容。每次移取25. 00 mL溶液，用0.01000 mol·L1的KOH標準溶液滴定，三次滴定平均消耗21. 50 mL的KOH標準溶液。

回答下列問題：

(1)根據上述實驗藥品的用量，三頸燒瓶的最適宜規格為______(填標號)。

A．100 mL B．250 mL C．500 mL D．1000 mL

(2)在反應裝置中應選用______冷凝管(填“直形”或“球形”)，當回流液不再出現油珠即可判斷反應已完成，其判斷理由是______。

(3)加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是___________；該步驟亦可用草酸在酸性條件下處理，請用反應的離子方程式表達其原理__________。

(4)“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是_______。

(5)干燥苯甲酸晶體時，若溫度過高，可能出現的結果是_______。

(6)本實驗制備的苯甲酸的純度為_______；據此估算本實驗中苯甲酸的產率最接近于_______(填標號)。

A．70% B．60% C．50% D．40%

(7)若要得到純度更高的苯甲酸，可通過在水中__________的方法提純。

Answer 1

【答案】B 球形 無油珠說明不溶于水的甲苯已經被完全氧化 除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產生氯氣 2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O MnO2 苯甲酸升華而損失 86.0％ C 重結晶

【解析】

甲苯用高錳酸鉀氧化時生成苯甲酸鉀和二氧化錳，為增加冷凝效果，在反應裝置中選用球形冷凝管，加熱回流，當回流液中不再出現油珠時，說明反應已經完成，加入適量的飽和亞硫酸氫鈉溶液除去過量的高錳酸鉀，用鹽酸酸化得苯甲酸，過濾、干燥、洗滌得粗產品；用KOH溶液滴定，測定粗產品的純度。

（1）加熱液體，所盛液體的體積不超過三頸燒瓶的一半，三頸燒瓶中已經加入100m的水，1.5mL甲苯，4.8g高錳酸鉀，應選用250mL的三頸燒瓶，故答案為：B；

（2）為增加冷凝效果，在反應裝置中宜選用球形冷凝管，當回流液中不再出現油珠時，說明反應已經完成，因為：沒有油珠說明不溶于水的甲苯已經完全被氧化；故答案為：球形；沒有油珠說明不溶于水的甲苯已經完全被氧化；

（3）高錳酸鉀具有強氧化性，能將Cl-氧化。加入適量的飽和亞硫酸氫鈉溶液是為了除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產生氯氣；該步驟亦可用草酸處理，生成二氧化碳和錳鹽，離子方程式為：5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O；故答案為：除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產生氯氣；5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O；

（4）由信息甲苯用高錳酸鉀氧化時生成苯甲酸鉀和二氧化錳，“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是：MnO2，故答案為：MnO2；

（5）苯甲酸100℃時易升華，干燥苯甲酸時，若溫度過高，苯甲酸升華而損失；故答案為：苯甲酸升華而損失；

（6）由關系式C6H5COOH～KOH得，苯甲酸的純度為： ×100%=86.0%；1.5mL甲苯理論上可得到苯甲酸的質量： =1.72g，產品的產率為 ×100%=50%；故答案為：86.0%；C；

（7）提純苯甲酸可用重結晶的方法。故答案為：重結晶。