Question

8．苯甲酸及其鈉鹽可用作乳膠、牙膏、果醬及其它食品的防腐劑，也可用作染色和印色的媒染劑．某興趣小組同學利用高錳酸鉀氧化甲苯制備苯甲酸，制備原理和實驗主要裝置甲如下：

已知：①甲苯為無色澄清液體，微溶于水，沸點110.6℃．
②苯甲酸的熔點為122.4℃．
③苯甲酸在25C和95°C時的溶解度分別為0.17g和6.8g．
實驗流程：
I、往甲裝置中加入2.7mL（2.3g）甲苯和125mL水，然后分批次加人8.5g稍過量的
KMn0₄固體，控制反應溫度約在100⁰C，回流反應4小時．
Ⅱ、將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加人濃鹽
酸，經(jīng)操作B得白色較干燥粗產(chǎn)品．
Ⅲ、純度測定：稱取1.220g白色樣品，配成l00mL苯甲酸溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol•L^-1
KOH標準溶液滴定，重復滴定四次，每次消耗的體積如下表所示：

	第一次	第二次	第三次	第四次
體積（mL）	24.00	24.10	22.40	23.90

請回答：
（1）儀器A的名稱（球形）冷凝管，圖甲冷水應從a（填“a“或“b“）管進人．
（2）判斷甲苯被氧化完全的實驗現(xiàn)象是甲苯層消失，回流液不再有明顯的油珠
（3）根據(jù)實驗過程B，回答下列兩個問題：
①操作B的名稱過濾
②如果濾液呈紫色，要先加亞硫酸氫鉀，然后再加人濃鹽酸酸化，加亞硫酸氫鉀的目的是將過量的KMnO₄反應掉，防止其與濃鹽酸反應
（4）實驗所得的苯甲酸在結(jié)晶過程中常裹攜KC1析出．
①結(jié)合題中所給苯甲酸的性質(zhì)，設計檢驗苯甲酸固體中KC1的實驗方案：取適量樣品加熱水溶解后，冷卻過濾得濾液（或取上層清液），向濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若得到白色沉淀，則可證明樣品中含有KCl
②除去產(chǎn)品中KCl的實驗方法的名稱是重結(jié)晶
（5）樣品中苯甲酸純度為96.00%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)常用儀器的名稱來解答；冷凝回流時，冷水應從下口進，上口出；
（2）甲苯被完全氧化后，甲苯層消失，回流液不再有明顯的油珠；
（3）①從混合液中得到沉淀一般采用過濾；②如果濾液呈紫色，說明高錳酸鉀過量，要先加亞硫酸氫鉀，將高錳酸鉀還原，否則濃鹽酸可能被氧化成氯氣；
（4）①根據(jù)氯離子的檢驗的方法來解答；
②根據(jù)苯甲酸的溶解度與氯化鉀的溶解度隨溫度變化不同來解答；
由苯甲酸在25C和95°C時的溶解度分別為0.17g和6.8g，則苯甲酸的溶解度隨著溫度的升高變化較大，二氯化鉀的溶解度隨著溫度的升高變化不大；
（5）第三次數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)差別較大，舍去，然后求出其他三次的平均消耗體積，從而求出KOH的物質(zhì)的量，根據(jù)反應方程式中物質(zhì)之間量的關(guān)系求出苯甲酸的物質(zhì)的量，再求質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）由實驗裝置圖可知A為（球形）冷凝管；冷凝回流時，圖甲冷水應從a口進水；
故答案為：（球形）冷凝管；a；
（2）由于甲苯被完全氧化后生成苯甲酸，甲苯層消失，回流液不再有明顯的油珠出現(xiàn)，
故答案為：甲苯層消失，回流液不再有明顯的油珠；
（3）①將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加入濃鹽酸，生成的苯甲酸溶解度較小，以晶體的形式析出，從混合液中得到沉淀一般采用過濾；
故答案為：過濾；
②如果濾液呈紫色，說明高錳酸鉀過量，要先加亞硫酸氫鉀，除去未反應的高錳酸鉀，否則濃鹽酸酸化時可能被高錳酸鉀氧化成氯氣，
故答案為：將過量的KMnO₄反應掉，防止其與濃鹽酸反應；
（4）①檢驗苯甲酸固體中含有KC1，可檢驗氯離子的存在，具體操作：取適量樣品加熱水溶解后，冷卻過濾得濾液（或取上層清液），向濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若得到白色沉淀，則可證明樣品中含有KCl；
故答案為：取適量樣品加熱水溶解后，冷卻過濾得濾液（或取上層清液），向濾液中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若得到白色沉淀，則可證明樣品中含有KCl；     
②由苯甲酸在25C和95°C時的溶解度分別為0.17g和6.8g，則苯甲酸的溶解度隨著溫度的升高變化較大，而氯化鉀的溶解度隨著溫度的升高變化不大，所以除去產(chǎn)品中KCl用重結(jié)晶；
故答案為：重結(jié)晶；
（5）第三次數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)差別較大，舍去，平均消耗體積為$\frac{24.00+24.10+23.90}{3}$mL=24.00mL，則消耗的KOH的物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×0.02400L=0.002400mol，苯甲酸（）中含有一個羧基，與等物質(zhì)的量的氫氧化鉀恰好反應，則25.00mL溶液中苯甲酸的物質(zhì)的量也為0.002400mol；
晶體中苯甲酸的總物質(zhì)的量為0.002400mol×$\frac{100ml}{25ml}$=0.009600mol，則樣品中苯甲酸純度為$\frac{0.009600mol×122g/mol}{1.220g}$×100%=96.00%；
故答案為：96.00%．

點評 本題主要考查了苯甲酸的制備實驗方案設計，側(cè)重于制備實驗操作、物質(zhì)的分離提純、數(shù)據(jù)的處理和計算、滴定原理的應用等知識點的考查，掌握制備的原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．