Question

16．實(shí)驗(yàn)室制備間硝基苯胺的反應(yīng)方程式、操作步驟、部分參考數(shù)據(jù)及裝置圖如圖：
（發(fā)煙硝酸是溶有NO₂的98%的濃硝酸）
①在圓底燒瓶中加入原料，加熱攪拌使充分反應(yīng)；
②將反應(yīng)物倒入盛有碎冰的燒杯，待冷卻結(jié)晶后傾倒出酸液，對(duì)剩余混合物進(jìn)行抽濾；
③將濾出固體溶于甲醇，置于燒瓶中按照?qǐng)D1裝置安裝，并加入NaHS溶液，加熱；

參考數(shù)據(jù)	組分	鄰硝基苯胺	間硝基苯胺	對(duì)硝基苯胺	水	甲醇	硝基苯
	沸點(diǎn)/℃	284	305.7	331.7	100	64.7	4.75
	偶極矩/D	4.38	4.91	6.33	1.85	1.69	4.75
	顏色	橙色	淡黃色	淡黃色	無(wú)色	無(wú)色	淡黃色

④反應(yīng)充分后改為蒸餾裝置（圖2）蒸出溶劑，將殘留液體倒入冷水，抽濾洗滌烘干．
已知：偶極矩可表示分子受固定相吸附的能力，越大吸附力越強(qiáng)請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）步驟①中反應(yīng)前期加熱溫度如超過(guò)95℃，易造成原料損失，故加熱方式應(yīng)為水浴加熱；
（2）步驟②中抽濾的同時(shí)需用飽和Na₂CO₃溶液對(duì)固體進(jìn)行洗滌，目的是洗去產(chǎn)物中混有的酸性物質(zhì)，簡(jiǎn)述洗滌的操作過(guò)程在布氏漏斗中倒入飽和Na₂CO₃溶液至浸沒(méi)固體后抽濾，重復(fù)若干次；
（3）步驟③裝置（圖1）中a儀器名稱(chēng)為干燥管，其中填充有堿石灰，作用是吸收揮發(fā)出的硝酸、NO₂等酸性物質(zhì)；
（4）關(guān)于步驟④裝置（圖2）相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是BCD；
A．冷凝水流向錯(cuò)誤，應(yīng)為低流進(jìn)高流出
B．錐形瓶中首先收集到的液體為蒸餾水
C．溫度計(jì)水銀球位置偏低，應(yīng)在液面以上，緊貼液面以迅速測(cè)定氣體組分的溫度
D．圖1、2裝置中b、c均有冷凝效果，故步驟④可在圖1裝置中直接完成蒸餾，無(wú)需改為圖2裝置
（5）最終得到的產(chǎn)品中含有少量鄰硝基苯胺、對(duì)硝基苯胺以及硝基苯雜質(zhì)，根據(jù)固定相對(duì)各組分在流動(dòng)過(guò)程中的吸附能力大小可混合物分離．圖3所示為混合物，已知C為間硝基苯胺，寫(xiě)出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（6）之后該同學(xué)設(shè)計(jì)的提純裝置如圖4：在一根底部帶有旋塞的玻璃管內(nèi)裝滿固定相，將流動(dòng)相與樣品混合后從上端倒入，并持續(xù)倒入流動(dòng)相，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)管內(nèi)出現(xiàn)如圖四段黃色色帶，則本實(shí)驗(yàn)所需收集的產(chǎn)物組分主要集中在色帶層② （填編號(hào)）上．

Answer 1

分析 （1）水的沸點(diǎn)為100℃，步驟①中加熱溫度不超過(guò)95℃；
（2）根據(jù)反應(yīng)原理可知間硝基苯胺表面有酸性物質(zhì)例如硫酸、硝酸等，要進(jìn)行除雜，根據(jù)洗滌固體的操作規(guī)范答題；
（3）根據(jù)裝置圖可知儀器名稱(chēng)，硝酸為易揮發(fā)性酸，且濃硝酸會(huì)生成二氧化氮?dú)怏w等，這些物質(zhì)會(huì)污染空氣，要吸收；
（4）A、采用逆流冷卻，冷卻效果好；
B、水的沸點(diǎn)為100℃，而本實(shí)驗(yàn)溫度不超過(guò)95℃；
C、蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球位置應(yīng)在蒸餾燒瓶的支管處；
D、圖1中冷凝管為冷凝回流，達(dá)不到蒸餾的目的；
（5）根據(jù)紙上滲析法原理，鄰硝基苯胺的偶極距小于間硝基苯胺，所以擴(kuò)散速度快；
（6）本實(shí)驗(yàn)所需收集的產(chǎn)物組分為間硝基苯胺，比較鄰硝基苯胺、對(duì)硝基苯胺、間硝基苯胺以及硝基苯四種物質(zhì)的偶極距結(jié)合滲析原理可判斷產(chǎn)品所在位置．

解答 解：（1）水的沸點(diǎn)為100℃，步驟①中加熱溫度不超過(guò)95℃，所以加熱方式應(yīng)為水浴加熱，故答案為：水浴加熱；
（2）根據(jù)反應(yīng)原理可知間硝基苯胺表面有酸性物質(zhì)例如硫酸、硝酸等，所以可以用碳酸鈉溶液洗滌，洗滌固體的操作為在布氏漏斗中倒入飽和Na₂CO₃溶液至浸沒(méi)固體后抽濾，重復(fù)若干次，
故答案為：洗去產(chǎn)物中混有的酸性物質(zhì)；在布氏漏斗中倒入飽和Na₂CO₃溶液至浸沒(méi)固體后抽濾，重復(fù)若干次；
（3）根據(jù)裝置圖可知圖1中a儀器名稱(chēng)為干燥管，硝酸為易揮發(fā)性酸，且濃硝酸會(huì)生成二氧化氮?dú)怏w等，這些物質(zhì)會(huì)污染空氣，所以在干燥管內(nèi)裝有堿石灰加以吸收，
故答案為：干燥管；吸收揮發(fā)出的硝酸、NO₂等酸性物質(zhì)；
（4）A、采用逆流冷卻，冷卻效果好，所以圖中冷凝水流向錯(cuò)誤，應(yīng)為低流進(jìn)高流出，故A正確；
B、水的沸點(diǎn)為100℃，而本實(shí)驗(yàn)溫度不超過(guò)95℃，故B錯(cuò)誤；
C、蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球位置應(yīng)在蒸餾燒瓶的支管處，故C錯(cuò)誤；
D、圖1中冷凝管為冷凝回流，達(dá)不到蒸餾的目的，故D錯(cuò)誤，
故選BCD；
（5）根據(jù)紙上滲析法原理，鄰硝基苯胺的偶極距小于間硝基苯胺，所以擴(kuò)散速度快，所以B物質(zhì)應(yīng)為鄰硝基苯胺，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，
故答案為：；
（6）本實(shí)驗(yàn)所需收集的產(chǎn)物組分為間硝基苯胺，由于偶極矩鄰硝基苯胺＜硝基苯＜間硝基苯胺＜對(duì)硝基苯胺，所以間硝基苯胺主要集中在色帶層②上，
故答案為：②．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了間硝基苯胺制備的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解評(píng)價(jià)、滲析原理的應(yīng)用等，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，注意基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，本題難度中等．