Question

【題目】常見的一硝基甲苯有對硝基甲苯和鄰硝基甲苯兩種，均可用于合成各種染料。某探究小組利用下列反應和裝置制備一硝基甲苯。

實驗中可能用到的數據：

	密度/g·cm-3	沸點/℃	溶解性
甲苯	0.866	110.6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
對硝基甲苯	1.286	237.7	不溶于水，易溶于液態烴
鄰硝基甲苯	1.162	222	不溶于水，易溶于液態烴

實驗步驟：①按體積比1:3配制濃硫酸與濃硝酸混合物40 mL；

②在三頸瓶中加入15 mL(13g)甲苯，按圖所示裝好藥品和其他儀器；

③向三頸瓶中加入混酸，并不斷攪拌（磁力攪拌器已略去）；

④控制溫度約為50℃，反應大約10 min，三頸瓶底有大量淡黃色油狀液體出現；

⑤分離出一硝基甲苯的總質量13.60 g。

請回答下列問題：

（1）配制混酸的方法是_______________________。反應中需不斷攪拌，目的是__________________________________________。

（2）儀器A的名稱是______，使用該儀器前必須進行的操作是____。

（3）若實驗后在三頸瓶中收集到的產物較少，可能的原因是_____。

（4）分離反應后產物的方案如下：

其中，操作1的名稱為______，操作2中需要使用下列儀器中的____（填序號）。

a．冷凝管 b．酒精燈 c．溫度計 d．分液漏斗 e．蒸發皿

（5）該實驗中一硝基甲苯的產率為______（保留4位有效數字）。

Answer 1

【答案】 分別量取10 mL和30 mL的濃硫酸和濃硝酸，將濃硝酸倒入燒杯中，濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩注入，并不斷攪拌； 使反應充分進行，并防止溫度過高有其他副產物生成 分液漏斗 檢查是否漏液 溫度過高，導致HNO3大量揮發 分液 abc 70.25%

【解析】⑴. 配制混酸時，分別量取10mL和30mL的濃硫酸和濃硝酸，將濃硝酸倒入燒杯中，濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩注入，并不斷攪拌，如果將濃硝酸加到濃硫酸中可能發生液體飛濺的情況。攪拌的目的是為了使反應充分進行，并防止溫度過高有其他副產物生成；

故答案為：分別量取10mL和30mL的濃硫酸和濃硝酸，將濃硝酸倒入燒杯中，濃硫酸沿著燒杯內壁緩緩注入，并不斷攪拌；使反應充分進行，并防止溫度過高有其他副產物生成；

⑵. 儀器A是分液漏斗，使用前必須檢查是否漏液；故答案為：分液漏斗；檢查是否漏液；

⑶. 若實驗后在三頸瓶中收集到的產物較少，可能的原因是溫度過高，導致HNO3大量揮發，故答案為：溫度過高，導致HNO3大量揮發；

⑷. 因為分離得到的是無機和有機兩種液體，而有機物和無機物是不相溶的，因此方法是分液；分離兩種硝基化合物只能利用它們沸點的不同，因此采用蒸餾的方法，使用到所提供儀器中的分別是：酒精燈、溫度計、冷凝管；故答案為：分液；abc；

⑸. 產率的計算方法是用實際產量除以理論產量，根椐方程式，1mol的甲苯可以得到1mol的對硝基甲苯與1mol的鄰硝基甲苯，換算成質量應該是：92g的甲苯可以得到137g的對硝基苯和137g的鄰硝基苯，則13g的甲苯可得到的一硝基苯的質量是： =19.35g，所以一硝基苯的產量為： ×100%=70.25%；故答案為：70.25%.