Question

【題目】苯甲酸鈉是一種常見的食品防腐劑．實驗室制備苯甲酸的反應裝置圖和有關數據如下：

	相對分子質量	熔點/℃	沸點/℃	溶解性
甲苯	92	-94.9	110.6	難溶于水
苯甲酸	122	122.13	249	微溶于水
苯甲酸鈉	144	—	249.3	易溶于水

按下列合成步驟回答問題：

（1）制備苯甲酸

在三頸瓶中加入4mL甲苯和20mL蒸餾水，再加入5mL濃硫酸，放入碎瓷片后，加熱至沸騰，加入高錳酸鉀，加熱到甲苯層消失。將三頸瓶在冰水浴中冷卻，分離出苯甲酸．

（2）制備苯甲酸鈉

控制溫度為70℃，向三頸瓶中加入苯甲酸和適量的的碳酸鈉溶液，充分反應后停止加熱．在深色的溶液中加入活性炭，并將反應混合物過濾，得到無色透明的苯甲酸鈉溶液，將濾液轉入蒸發皿中，加熱蒸發、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥制得苯甲酸鈉晶體．

①球形冷凝管的作用是 ______ ，其進水口是 ______ 填“a”或“b”．

②三頸瓶中反應的離子方程式 ______ ．

③分離苯甲酸選用的玻璃儀器是 ______ 填標號

A分液漏斗B玻璃棒C燒杯D漏斗E蒸餾燒瓶F直形冷凝管

④分離出的苯甲酸晶體中可能含有的雜質是 ______ ，為進一步提純，應采用的方法是 ______ ．

⑤控制溫度為70℃的方法是 ______ ．

⑥加入活性炭的作用是 ______ ．

Answer 1

【答案】冷凝回流 b 5+6MnO4-+18H+→5+6Mn2++14H2O BCD 、 重結晶 水浴加熱 吸附色素或脫色

【解析】

本實驗制備苯甲酸及其鹽的思路為：用高錳酸鉀在酸性條件下將甲苯氧化成苯甲酸，分離出來后再用碳酸鈉溶液使之轉化成苯甲酸鈉，通過分離提純操作制得苯甲酸鈉晶體。在明確實驗目的和思路的基礎上，結合實驗相關知識，可解各小題。

①球形冷凝管的作用是冷凝回流，減少反應物的損失，水流為下進上出，所以進水口是b。答案為：冷凝回流；b；

②本實驗是制取苯甲酸，利用酸性高錳酸鉀的強氧化性，把甲苯上的甲基氧化成羧基，本身被還原成Mn2＋，根據化合價的升降配平，甲苯失去2個H并增加2個O，化合價升高6，Mn化合價從+7降低為+2，降低5，故甲苯和按5：6反應，可寫出反應方程式為：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O。答案為：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O；

③根據表格數據，苯甲酸在此狀態下是微溶于水的固體，因此采用過濾的方法進行分離，用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗、濾紙、鐵架臺等，因此B、C、D正確；答案為：BCD；

④根據②中反應的離子方程式，得出混有的雜質是K2SO4、MnSO4，這兩種物質溶于水，采取再溶解，再結晶的方法，即重結晶法；答案為：K2SO4、MnSO4；重結晶；

⑤溫度控制在70℃，如果直接加熱，溫度很容易超過70℃，因此采取水浴加熱，優點是：受熱均勻，便于控制溫度；答案為：水浴加熱；

⑥根據信息，深色溶液中加入活性炭，得到無色透明溶液，且活性炭具有吸附性，因此活性炭的作用是吸附脫色；答案為：吸附色素或脫色。