Question

【題目】苯甲酸鈉是一種常見(jiàn)的食品防腐劑．實(shí)驗(yàn)室制備苯甲酸的反應(yīng)裝置圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	相對(duì)分子質(zhì)量	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃	溶解性
甲苯	92	-94.9	110.6	難溶于水
苯甲酸	122	122.13	249	微溶于水
苯甲酸鈉	144	—	249.3	易溶于水

按下列合成步驟回答問(wèn)題：

（1）制備苯甲酸

在三頸瓶中加入4mL甲苯和20mL蒸餾水，再加入5mL濃硫酸，放入碎瓷片后，加熱至沸騰，加入高錳酸鉀，加熱到甲苯層消失。將三頸瓶在冰水浴中冷卻，分離出苯甲酸．

（2）制備苯甲酸鈉

控制溫度為70℃，向三頸瓶中加入苯甲酸和適量的的碳酸鈉溶液，充分反應(yīng)后停止加熱．在深色的溶液中加入活性炭，并將反應(yīng)混合物過(guò)濾，得到無(wú)色透明的苯甲酸鈉溶液，將濾液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥制得苯甲酸鈉晶體．

①球形冷凝管的作用是 ______ ，其進(jìn)水口是 ______ 填“a”或“b”．

②三頸瓶中反應(yīng)的離子方程式 ______ ．

③分離苯甲酸選用的玻璃儀器是 ______ 填標(biāo)號(hào)

A分液漏斗B玻璃棒C燒杯D漏斗E蒸餾燒瓶F直形冷凝管

④分離出的苯甲酸晶體中可能含有的雜質(zhì)是 ______ ，為進(jìn)一步提純，應(yīng)采用的方法是 ______ ．

⑤控制溫度為70℃的方法是 ______ ．

⑥加入活性炭的作用是 ______ ．

Answer 1

【答案】冷凝回流 b 5+6MnO4-+18H+→5+6Mn2++14H2O BCD 、 重結(jié)晶 水浴加熱 吸附色素或脫色

【解析】

本實(shí)驗(yàn)制備苯甲酸及其鹽的思路為：用高錳酸鉀在酸性條件下將甲苯氧化成苯甲酸，分離出來(lái)后再用碳酸鈉溶液使之轉(zhuǎn)化成苯甲酸鈉，通過(guò)分離提純操作制得苯甲酸鈉晶體。在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮退悸返幕�礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，可解各小題。

①球形冷凝管的作用是冷凝回流，減少反應(yīng)物的損失，水流為下進(jìn)上出，所以進(jìn)水口是b。答案為：冷凝回流；b；

②本實(shí)驗(yàn)是制取苯甲酸，利用酸性高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性，把甲苯上的甲基氧化成羧基，本身被還原成Mn2＋，根據(jù)化合價(jià)的升降配平，甲苯失去2個(gè)H并增加2個(gè)O，化合價(jià)升高6，Mn化合價(jià)從+7降低為+2，降低5，故甲苯和按5：6反應(yīng)，可寫(xiě)出反應(yīng)方程式為：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O。答案為：5+6+18H+→5+6Mn2++14H2O；

③根據(jù)表格數(shù)據(jù)，苯甲酸在此狀態(tài)下是微溶于水的固體，因此采用過(guò)濾的方法進(jìn)行分離，用到的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗、濾紙、鐵架臺(tái)等，因此B、C、D正確；答案為：BCD；

④根據(jù)②中反應(yīng)的離子方程式，得出混有的雜質(zhì)是K2SO4、MnSO4，這兩種物質(zhì)溶于水，采取再溶解，再結(jié)晶的方法，即重結(jié)晶法；答案為：K2SO4、MnSO4；重結(jié)晶；

⑤溫度控制在70℃，如果直接加熱，溫度很容易超過(guò)70℃，因此采取水浴加熱，優(yōu)點(diǎn)是：受熱均勻，便于控制溫度；答案為：水浴加熱；

⑥根據(jù)信息，深色溶液中加入活性炭，得到無(wú)色透明溶液，且活性炭具有吸附性，因此活性炭的作用是吸附脫色；答案為：吸附色素或脫色。