Question

【題目】甲苯()是一種重要的化工原料，能用于生產苯甲醛()、苯甲酸()等產品。下表列出了有關物質的部分物理性質：

名稱	性狀	熔點(℃)	沸點(℃)	相對密度 (d水=1g·cm－3)	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無色液體，易燃、易揮發	－95	110.6	0.8660	不溶	互溶
苯甲醛	無色液體	－26	179	1.0440	微溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	122.1	249	1.2659	微溶	易溶

注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶； 酸性：苯甲酸＞醋酸

實驗室可用如圖裝置模擬制備苯甲醛。實驗時先在三頸瓶中加入0.5g固態難溶性催化劑，再加入15mL冰醋酸(作溶劑不參加反應)和2mL甲苯，攪拌升溫至70℃ ，同時緩慢加入12mL過氧化氫，在此溫度下攪拌反應3小時。請回答下列問題：

(1)裝置a的名稱是 ________，主要作用是 ________；三頸瓶中發生反應的化學方程式為 ________，此反應的原子利用率理論上可達 ________(保留四位有效數字)。

(2)經測定，反應溫度過高時，苯甲醛的產量有所減少，可能的原因是 ________。

(3)反應完畢后，反應混合液經過自然冷卻至室溫后，還應經過 ________、 ________

(填操作名稱)等操作，才能得到苯甲醛粗產品。

(4)實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應時間時，會使苯甲醛產品中產生較多的苯甲酸。

①若想從混有苯甲酸的苯甲醛中分離出苯甲酸，正確的操作步驟是 ________ (按步驟順序填字母)。

a．對混合液進行分液 b．與適量碳酸氫鈉溶液混合振蕩

c．過濾、洗滌、干燥 d．水層中加入鹽酸調節pH＝2

②若對實驗①中獲得的苯甲酸產品進行純度測定，可稱取1.500g產品，溶于乙醇配成100mL溶液，量取所得的乙醇溶液20.00mL于錐形瓶，滴加2～3滴酚酞指示劑，然后用預先配好的0.1000mol·L－1 KOH標準溶液滴定，到達滴定終點時消耗KOH溶液20.00mL。產品中苯甲酸的質量分數為 ________ (保留四位有效數字)。

③下列情況會使測定結果偏低的是 ________ (填字母)。

A．滴定終點時仰視讀取耗堿量

B．錐形瓶洗凈后還留有蒸餾水

C．配置KOH標準溶液時俯視定容

D．堿式滴定管滴定前有氣泡，滴定終點時氣泡消失

Answer 1

【答案】球形冷凝管 冷凝回流，防止甲苯的揮發而降低產品產率 66.25％或0.6625 H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應的H2O2減少，影響產量 過濾 蒸餾 badc 81.33﹪或0.8133 C

【解析】

（1）由儀器a結構可知為球形冷凝管，甲苯揮發會導致產率降低；
（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時還生成水；原子利用率=（預期產物的總質量÷全部反應物的總質量）×100%；
（3）溫度過高時過氧化氫分解，實際參加反應的過氧化氫質量減小，影響產量；
（4）反應完畢后，反應混合液經過自然冷卻至室溫時，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸；
（5）實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應時間時，會使苯甲醛產品中產生較多的苯甲酸．
①先與碳酸氫鈉反應之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸；
②苯甲酸的物質的量等于消耗KOH物質的量，再計算產品中苯甲酸的質量分數；

③先分析錯誤操作對KOH的物質的量的影響，再根據苯甲酸的物質的量等于消耗KOH物質的量分析純度測定的誤差。

（1）儀器a具有球形特征的冷凝管，名稱為為球形冷凝管，甲苯揮發會導致產率降低，冷凝回流，防止甲苯揮發導致產率降低，

故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發而降低產品產率；

（2）三頸瓶中甲苯被過氧化氫氧化生成苯甲醛，同時還生成水,反應方程式為：，此反應中原子利用率=×100%=66.25%；

故答案為：球形冷凝管；冷凝回流，防止甲苯的揮發而降低產品產率； ；66.25%；

（3）H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應的H2O2減少，影響產量，

故答案為H2O2在較高溫度時分解速度加快，使實際參加反應的H2O2減少，影響產量；

（4）反應完畢后，反應混合液經過自然冷卻至室溫時，先過濾分離固體催化劑，再利用蒸餾的方法分離出苯甲酸，

故答案為：過濾；蒸餾；

（5）實驗中加入過量的過氧化氫并延長反應時間時，會使苯甲醛產品中產生較多的苯甲酸。

①先與碳酸氫鈉反應之后為苯甲酸鈉，再分液分離，水層中加入鹽酸得到苯甲酸晶體，最后過濾分離得到苯甲酸，再洗滌、干燥得到苯甲酸，故正確的操作步驟是：dacb，

故答案為：dacb；

②苯甲酸為一元酸，則根據酸堿中和滴定原理可知，其物質的量等于消耗KOH物質的量，則1.500 g產品中苯甲酸的質量為0.020 L×0.1 mol/L××122g/mol = 1.22 g，產品中苯甲酸的質量分數為×100% 81.33﹪或0.8133；

故答案為：81.33﹪或0.8133；

③

A. 滴定終點時仰視讀取耗堿量，導致V（標準）偏大，即KOH的物質的量偏大，則苯甲酸的物質的量偏大，使最終產品純度偏高，故A項錯誤；
B. 在錐形瓶中加水，對測定結果無影響，故B項錯誤；
C. 配置KOH標準溶液時俯視定容，則導致V（標準）偏小，即KOH的物質的量偏小，則苯甲酸的物質的量偏小，使最終產品純度偏低，故C項正確；
D. 堿式滴定管開始尖嘴處留有氣泡，達滴定終點時氣泡消失，即KOH的物質的量偏大，則苯甲酸的物質的量偏大，使最終產品純度偏高，故D項錯誤；
答案選C。