Question

【題目】苯甲酸是一種重要的化工原料。實驗室合成苯甲酸的原理及裝置示意圖(加熱、 夾持及輔助儀器省略)和一些相關信息如下：

名稱	性狀	熔點（℃）	沸點（℃）	密度（g/mL）	溶解性
					水	乙醇
甲苯	無色液體易燃易揮發(fā)	﹣95	110.6	0.8669	不溶	互溶
苯甲酸	白色片狀或針狀晶體	112.4（100℃左右升華）	248	1.2659	微溶	易溶

苯甲酸在水中的溶解度如表：

溫度/℃	4	18	75
溶解度/g	0.2	0.3	2.2

某學習小組在實驗室制備、分離、提純苯甲酸，并測定所得樣品的純度，步驟如下：

Ⅰ.在b 中加入 2.7 mL 甲苯、100 mL水和幾片碎瓷片，開動電動攪拌器，a中通水。將b 中的液體加熱至沸騰，分批加入 8.5 g 高錳酸鉀，繼續(xù)攪拌約5 h，停止加熱和攪拌，靜置。

Ⅱ.在反應混合物中加入一定量草酸(H2C2O4)充分反應，過濾、洗滌，將濾液放在冰水浴中冷卻，再用濃鹽酸酸化，苯甲酸全部析出后減壓過濾，冷水洗滌，干燥，得到粗產品。

Ⅲ.稱取m g產品，配成 100 mL乙醇溶液，移取25.00 mL溶液于錐形瓶，滴加2～3滴酚酞，然后用標準濃度KOH溶液滴定。請回答下列問題：

(1)裝置a的作用___________

(2)分離提純過程中加入的草酸是一種二元弱酸，反應過程中有酸式鹽和無色氣體生成。加入草酸的作用_______，請用離子方式表示該反應原理_____。

(3)產品減壓過濾時用冷水洗滌的原因是_____________

(4)選用下列________(選填字母)操作，可以將粗產品進一步提純。

A 溶于水后過濾 B 溶于乙醇后蒸餾

C 用甲苯萃取后分液 D 升華

(5)測定純度步驟中，滴定終點溶液的顏色變化是__。若m＝1.200 g，滴定時用去0.1200 mol·L－1 標準KOH溶液20.00 mL，則所得產品中苯甲酸的質量分數(shù)為______。

Answer 1

【答案】冷凝回流或防止甲苯的揮發(fā)而降低產品產率 將過量的高錳酸鉀轉化為二氧化錳，以便過濾除去 3H2C2O4 +2MnO4-= 2HCO3-+2MnO2↓+2H2O+4CO2↑ 苯甲酸在冷水中的溶解度較小，用冷水洗滌可以減少產品的損失 D 溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘不褪色 97.6%

【解析】

（1）苯甲酸是易燃易揮發(fā)的液體，裝置b中甲苯液體加熱至沸騰時甲苯揮發(fā)降低其利用率，故需用球形冷凝管將甲苯蒸汽冷凝回流，防止甲苯的揮發(fā)而降低產品產率；

（2）H2C2O4具有還原性，可將過量的KMnO4還原為MnO2而過濾除去，H2C2O4被KMnO4氧化為KHCO3和CO2，根據(jù)氧化還原反應的原理可得反應的離子議程式為3H2C2O4 +2MnO4-= 2HCO3-+2MnO2↓+2H2O+4CO2↑；

（3）由表中苯甲酸在水中的溶解度表可知，苯甲酸在冷水中的溶解度較小，將苯甲酸晶體用冷水洗滌可以減少產品的損失；

（4）由表中苯甲酸的性質可知，苯甲酸在100℃左右升華，KCl的熔沸點很高，不升華，所以提純含有氯化鉀的苯甲酸可以采用升華的方法得到較純的苯甲酸，

故答案為：D；

（5）向苯甲酸的乙醇溶液中滴加酚酞，溶液無色，用標準濃度KOH溶液滴定，當溶液呈淺紅色且半分鐘內顏色不褪色時，說明達到滴定終點。達到滴定終點時，25.00mL樣品溶液中，n（KOH）=cV=0.02L×0.12molL﹣1 =0.0024mol，苯甲酸與氫氧化鉀等物質的量恰好反應，則n（苯甲酸）=0.0024mol，則其總質量為0.0024mol×122g/mol×=1.1712g，所以產品中苯甲酸質量分數(shù)為×100%=97.6%。