Question

【題目】2-硝基-1,3-苯二酚由間苯二酚先磺化，再硝化，后去磺酸基生成。原理如下：

部分物質的相關性質如下：

名稱	性狀	熔點/℃	水溶性（常溫）
間苯二酚	白色針狀晶體	110.7	易溶
2-硝基-1,3-苯二酚	桔紅色針狀晶體	87.8	難溶

制備過程如下：

第一步：磺化。稱取一定質量的間苯二酚，碾成粉末放入燒瓶中，慢慢加入適量濃硫酸并不斷攪拌，控制溫度在一定范圍內反應 15 min（如圖 1）。

第二步：硝化。待磺化反應結束后將燒瓶置于冷水中，充分冷卻后加入“混酸”，控制溫度繼續攪15 min。第三步：蒸餾。將硝化反應混合物的稀釋液轉移到圓底燒瓶 B 中，然后用圖 2 所示裝置進行水蒸氣蒸餾，收集餾出物，得到 2-硝基-1,3-苯二酚粗品。

請回答下列問題：

（1）磺化步驟中控制溫度最合適的范圍為（填字母）________。

a.30 ℃～60 ℃ b.60 ℃～65 ℃ c.65 ℃～70 ℃ d.70 ℃～100 ℃

（2）酚羥基鄰對位的氫原子比較活潑，均易被取代，請分析第一步磺化引入磺酸基基團（-SO3H）的作用是_______________________。

（3）硝化步驟中制取“混酸”的具體操作是______________________。

（4）下列說法正確的是_______________。

a 直型冷凝管內壁中可能會有紅色晶體析出

b 圖 2 中的冷凝管能用圖 1 中的冷凝管代替

c 燒瓶A中長玻璃管起穩壓作用，既能防止裝置中壓強過大引起事故，又能防止壓強過小引起倒吸。

（5）蒸餾步驟中，水蒸氣蒸餾的作用是__________________。可通過________（填操作）進一步提純 2-硝基-1,3-苯二酚。

Answer 1

【答案】b 防止硝基取代兩個酚羥基對位上的氫原子 在燒杯中加入適量的濃硝酸，沿杯壁緩慢加入一定量的濃硫酸，邊加邊攪拌，冷卻 ac 將轉化為,同時將其通過蒸餾從混合物中分離提純 過濾

【解析】

由于酚羥基鄰對位的氫原子比較活潑，均易被取代，因此第一步進行磺化反應，磺化反應時控制溫度60 ℃～65 ℃反應 15 min左右生成，在與濃硝酸、濃硫酸加熱反應生成，第三步在蒸餾的作用下反應生成，2-硝基-1，3-苯二酚是難溶于水的桔紅色針狀晶體，通過過濾得到2-硝基-1，3-苯二酚。

（1）根據題中信息和為控制適當的反應速率，因此磺化步驟中控制溫度最合適的范圍為60 ℃～65 ℃；故答案為：b。

（2）酚羥基鄰對位的氫原子比較活潑，均易被取代，因此第一步磺化引入磺酸基基團(－SO3H)是避免第二步引入硝基時取代兩個酚羥基對位上的氫原子；故答案為：防止硝基取代兩個酚羥基對位上的氫原子。

（3）硝化步驟中制取“混酸”的操作與濃硫酸的稀釋相似，要防止硝酸揮發及暴沸，應將濃硫酸加入到硝酸中，其操作為在燒杯中加入適量的濃硝酸，沿杯壁緩慢加入一定量的濃硫酸，邊加邊攪拌，冷卻；故答案為：在燒杯中加入適量的濃硝酸，沿杯壁緩慢加入一定量的濃硫酸，邊加邊攪拌，冷卻。

（4）a. 根據題中信息2-硝基-1，3-苯二酚被冷卻后可能以固體形式出現，因此直型冷凝管內壁中可能會有紅色晶體析出，故a正確；b. 球形冷凝管有冷凝回流，冷凝效果更好，將圖2中的冷凝管能用圖1中的冷凝管代替，可能會堵塞冷凝管，故b錯誤；c. 燒瓶A中長玻璃管起穩壓作用，既能防止裝置中壓強過大引起事故，又能防止壓強過小引起倒吸，故c正確；綜上所述，答案為：ac。

（5）根據題中信息，反應要進行蒸餾，發生第三步反應，而且還要將通過蒸餾從混合物中分離提純，因此水蒸氣蒸餾的作用是將轉化為，同時將其通過蒸餾從混合物中分離提純。是難溶于水的桔紅色針狀晶體，因此通過過濾進一步提純 2-硝基-1，3-苯二酚；故答案為：將轉化為，同時將其通過蒸餾從混合物中分離提純；過濾。