Question

【題目】苯甲酸又稱安息香酸(C6H5COOH)，可用于合成纖維、樹脂涂料等也可作為藥物或防腐劑使用，有抑制真菌、細菌生長的作用。實驗室中由甲苯制備苯甲酸的實驗如下：

查閱資料：

①苯甲酸是一元有機弱酸不易被氧化。在水中溶解度：0.35g(25℃)、2.7g(80℃)、5.9g(100℃)。甲苯易溶于有機溶劑，不溶于水。

②

	相對分子質量	熔點（℃）	沸點（℃）	密度（g·cm-3）
苯甲酸	122	122.4	249	1.3
甲苯	92	-95	110.6	0.9

實驗步驟：

第一步：將9.2g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液（過量）置于如圖的三頸燒瓶中，加熱保持反應物溶液溫度在90℃左右至反應結束，主要反應為5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO45C6H5COOH+3K2SO4+4MnSO4+14H2O，制備過程中不斷從分水器分離出水；

第二步：將反應后混合液趁熱過濾濾液冷卻后用硫酸酸化用如圖裝置抽濾得粗產品；（抽濾又稱減壓過濾利用抽氣泵使抽濾瓶中的壓強降低達到固液分離的目的。）

第三步：粗產品用水洗滌2到3次，干燥稱量得固體.

請回答下列問題：

（1）圖1中裝置乙的名稱為___。

（2）分水器的作用是分離出水其主要目的是___，判斷該反應進行完全的實驗現象是___。

（3）實驗第二步中，趁熱過濾的原因是___，采用抽濾的優點是____。停止抽濾時先旋開圖2中4處的旋塞恢復常壓，然后關閉抽氣泵，裝置3起到的作用是____。

（4）第三步證明粗產品洗滌干凈的方法是___。

（5）苯甲酸的產率為____。

（6）結合下列試劑和用品設計最簡單實驗驗證苯甲酸是弱酸，具體操作為__。

0.010mol·L-1的苯甲酸溶液；0.010mol·L-1的苯甲酸鈉溶液；0.010mol·L-1的氫氧化鈉溶液；0.010mol·L-1的鹽酸溶液；廣泛pH試紙；甲基橙，酚酞（儀器任選）。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 提高甲苯利用率（或轉化率） 反應混合液顏色不再發生變化（或反應結束后靜置不再分層） 苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，減少苯甲酸因溫度低時析出產率降低 過濾速度快，得到的固體水份少（固液分離更快更徹底） 安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓） 取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴加幾滴BaCl2溶液，若無沉淀生成，產品洗滌干凈 90.2% 用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸

【解析】

（1）回流裝置用球形冷凝管；

（2）經冷凝管冷凝回流的冷凝液進入分水器，分層后，甲苯自動流回到三頸燒瓶中，水從分水器中放出去，這樣可以促使反應正向進行，提高甲苯的利用率；該反應完成時，三頸燒瓶中酸性KMnO4溶液顏色不再發生變化；

（3）苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大；抽濾具有過濾速率快，得到的固體水分少等優點；從裝置圖可知，裝置3起到安全瓶的作用；

（4）由于第二步用硫酸酸化濾液，因此可通過檢驗SO42-來判斷粗產品是否洗滌干凈；

（5）9.2g甲苯的物質的量為：0.1mol，根據反應方程式，理論上生成苯甲酸為：0.1mol，其質量為0.1mol×122g·mol－1=12.2g，根據實際生成11.0g苯甲酸，可求出苯甲酸的產率；

（6）要通過實驗確定苯甲酸是弱酸，最簡單的方法就是用pH試紙測定0.010mol·L－1苯甲酸鈉溶液的pH大��；

（1）乙的名稱為球形冷凝管，故答案為：球形冷凝管；

（2）實驗過程中，經冷凝管冷凝回流的冷凝液進入分水器，分層后，甲苯自動流回到三頸燒瓶中，生成的水從分水器中放出去，這樣可以促使反應正向進行，提高甲苯的利用率，同時能減少抽濾所需時間；該反應完成時，三頸燒瓶中酸性KMnO4溶液顏色不再發生變化，或停止攪拌，靜置，液體不再出現分層現象，故答案為：提高甲苯利用率（或轉化率）；反應混合液顏色不再發生變化（或反應結束后靜置不再分層）；

（3）苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，趁熱過濾的原因是減少苯甲酸因溫度低時析出產率降低；抽濾具有過濾速率快，得到的固體水分少等優點；裝置3起到安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓）的作用；故答案為：苯甲酸溶解度隨溫度升高而增大，減少苯甲酸因溫度低時析出產率降低；過濾速度快，得到的固體水份少（固液分離更快更徹底）；安全瓶（或防倒吸、平衡氣壓）；

（4）由于第二步用硫酸酸化濾液，因此可通過檢驗SO42-來判斷粗產品是否洗滌干凈，檢驗的方法是向少許最后一次的洗滌液中滴入幾滴BaCl2溶液，若無沉淀生成，則說明粗產品洗滌干凈，故答案為：取最后一次的洗滌液少許于試管中，滴加幾滴BaCl2溶液，若無沉淀生成，產品洗滌干凈；

（5）9.2g甲苯的物質的量為：0.1mol，根據反應方程式，理論上生成苯甲酸為：0.1mol，其質量為0.1mol×122g·mol－1=12.2g，根據實際生成11.0g苯甲酸，可求出苯甲酸的產率為11.0g/12.2g×100%≈90.2%，故答案為：90.2%；

（6）實驗確定苯甲酸是弱酸，最簡單的方法就是用pH試紙測定0.010mol·L－1苯甲酸鈉溶液的pH大小，所以用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸，故答案為：用一支干燥潔凈的玻璃棒蘸取0.010mol/L的苯甲酸鈉溶液滴在pH試紙上，若pH>7，則證明苯甲酸是弱酸。