Question

【題目】苯甲酸可用作食品的防腐劑，實驗室用苯乙酮間接電氧化法合成苯甲酸，原理如圖所示：

實驗步驟如下：

步驟I：電氧化合成

在電解池中加入適量 KI、20mL蒸餾水和20 mL的1，4-二氧六環，攪拌至完全溶解，再加入23.30 mL苯乙酮，連接電化學裝置，恒定電流電解3h；

步驟II：清洗分離

反應停止后，將反應液轉移至燒瓶，蒸餾除去反應溶劑；用蒸餾水和二氯甲烷洗滌燒瓶，將洗滌液轉移至分液漏斗；用二氯甲烷萃取除去親油性雜質，分離出水相和有機相；

步驟III：制得產品

用濃鹽酸酸化水相至pH為1~2，接著加入飽和KHSO3溶液，振蕩、抽濾、洗滌、干燥，稱量得到產品12.2 g；

有關物質的數據如下表所示：

物質	分子式	溶解性	沸點(℃)	密度(g/cm3)	相對分子質量
苯乙酮	C8H8O	難溶于水	202.3	1.03	120
苯甲酸	C7H6O2	微溶于水	249	1.27	122
二氯甲烷	CH2Cl2	不溶于水	40	1.33	85

回答下列問題：

(1)步驟I中，陰極的電極反應式為___，陽極I-失去電子后的產物與OH-反應的離子方程式為_。

(2)步驟II蒸餾過程中，需要使用到的下圖玻璃儀器有_______(填字母)，除下圖外完成蒸餾操作還需的玻璃儀器______(填儀器名稱)。

(3)步驟II分液過程中，應充分振蕩，靜置分層后________(填字母)。

A．依次將有機相、水相從分液漏斗的上口倒出

B．依次將有機相、水相從分液漏斗的下口放出

C．先將有機相從分液漏斗的下口放出，再將水相從下口放出

D．先將有機相從分液漏斗的下口放出，再將水相從上口倒出

(4)步驟III中，加入濃鹽酸的目的是_________。

(5)步驟III中，加入飽和NaHSO3溶液，水相中的顏色明顯變淺，說明過量的I2被還原為I-，其離子方程式為___________。

(6)本實驗的產率是_________。

Answer 1

【答案】H2O＋2e-=H2↑＋2OH-（或2H+＋2e-=H2↑） I2＋2OH-= I-＋IO-＋H2O a、c、d、e、g 冷凝管 D 將苯甲酸鹽轉化為苯甲酸 ＋I2＋H2O =＋3H＋＋2I- 50.0%

【解析】

根據圖示，結合陰極得電子發生還原反應，陽極失電子發生氧化反應寫出電極反應式和陽極產物與OH-反應的離子方程式；根據蒸餾裝置判斷所選儀器和所缺儀器；根據分液操作規定先從下口放出下層液體、后從上口倒出上層液體；由強酸制弱酸原理解釋加入鹽酸的目的；根據反應現象，判斷反應產物，寫出離子方程式；根據題中給出的苯乙酮的量，算出苯甲酸的理論產量，求出產率。

（1）根據裝置圖可知，右邊電極為陰極，氫離子得電子發生還原反應生成H2，或H2O得電子發生還原反應生成H2和OH-，電極反應是2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，左邊電極為電解池的陽極，I-失電子發生氧化反應，電極反應式是2I--2e-═I2，陽極I-失去電子后的產物I2與OH-反應的離子方程式為I2+2OH-═I-+IO-+H2O，答案為2H++2e-═H2↑或2H2O+2e-=H2+2OH-，I2+2OH-═I-+IO-+H2O。

（2）根據蒸餾裝置從下到上，從左到右分別需要酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、尾接管、錐形瓶等玻璃儀器，在上述儀器上選取a、c、d、e、g，還需要冷凝管；答案為a、c、d、e、g，冷凝管。

（3）步驟II分液過程中，應充分振蕩，根據表中數據，萃取劑二氯甲烷的密度大于1，比水重，靜置分層后，水相在上層，有機相在下層，分液時為防止上下層液體的相互污染，先從下口放出下層液體、后從上口倒出上層液體，D符合，答案為D。

（4）水相中含有苯甲酸鹽，加入濃鹽酸，苯甲酸鹽和濃鹽酸反應生成弱酸苯甲酸，因而步驟Ⅲ中，加入濃鹽酸的目的是將苯甲酸鹽轉化為苯甲酸；答案為將苯甲酸鹽轉化為苯甲酸。

（5）步驟Ⅲ中，加入飽和NaHSO3溶液，水相中的顏色明顯變淺，說明過量的I2被還原為I-，HSO3-被I2氧化為SO42-，其離子方程式為HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-；答案為HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-。

（6）根據反應，1mol苯乙酮生成1mol苯甲酸，23.3mL苯乙酮的質量是m=23.3mL×1.03g/mL=24.0g，苯乙酮的物質的量是n==0.2mol，理論上生成苯甲酸的物質的量是0.2mol，質量是0.2mol×122g/mol=24.4g，產率==×100%=50.0%；答案為50.0%。