Question

（11分）苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業。某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸。反應原理：

實驗方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯。

已知：苯甲酸相對分子質量是122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；純凈固體有機物一般都有固定熔點。
（1）操作Ⅰ為           ，操作Ⅱ為           。
（2）無色液體A是           ，定性檢驗A的試劑是           ，現象是           。
（3）測定白色固體B的熔點，發現其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔。該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，設計了如下方案進行提純和檢驗，實驗結果表明推測正確。請在答題卡上完成表中內容。

序號	實驗方案	實驗現象	結論
①	將白色固體B加入水中，加熱，溶解，Ⅰ	得到白色晶體和無色溶液	————
②	取少量濾液于試管中， Ⅱ	生成白色沉淀	濾液含有Cl-
③	干燥白色晶體，     Ⅲ	Ⅳ	白色晶體是苯甲酸

 
（4）純度測定：稱取1.220g產品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物質的量為2.40×10^-3mol。產品中苯甲酸質量分數為           （保留兩位有效數字）。

Answer 1

（1）分液，蒸餾；（2）甲苯，酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色；（3）Ⅰ 冷卻、過濾，Ⅱ滴加2——3滴硝酸銀溶液，Ⅲ加熱使其熔化，并測其熔點，Ⅳ熔點為122.4℃；（4）96%。

試題分析：根據題給信息知，一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，反應混合物為苯甲酸鉀、氫氧化鉀、二氧化錳和剩余的甲苯，經過濾除去不溶物二氧化錳，濾液為苯甲酸鉀、氫氧化鉀和剩余的甲苯，經操作Ⅰ分液得有機相為甲苯，加無水硫酸鈉除去濕存水，經操作Ⅱ蒸餾得到無色液體A為純凈的甲苯液體；水相為氫氧化鉀和苯甲酸鉀的混合液，加入濃鹽酸，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得白色固體B為苯甲酸和氯化鉀的混合物。（1）根據上述分析知，操作Ⅰ為分液，操作Ⅱ為蒸餾；（2）無色液體A是甲苯，甲苯能被酸性高錳酸鉀溶液氧化為苯甲酸而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，定性檢驗甲苯的試劑是酸性高錳酸鉀溶液，現象是溶液褪色；（3）通過測定白色固體B的熔點，發現其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔，推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物。氯化鉀可以用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；利用不同溫度下的溶解度，分離混合物，得到晶體后通過測定熔點判斷是否為苯甲酸；答案為：Ⅰ 冷卻、過濾，Ⅱ滴加2——3滴硝酸銀溶液，Ⅲ加熱使其熔化，并測其熔點，Ⅳ熔點為122.4℃；（4）稱取1.220g產品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物質的量為2.40×10^-3mol，則苯甲酸物質的量為2.40×10^-3mol，樣品中苯甲酸的物質的量為9.6×10^-3mol，質量為9.6×10^-3mol×122g·mol^—1，樣品中苯甲酸的質量分數為9.6×10^-3mol×122g·mol^—1/1.22g×100%=96%。