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甲苯()是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛()、苯甲酸()等产品。下表列出了...

甲苯(满分5 manfen5.com)是一种重要的化工原料,能用于生产苯甲醛(满分5 manfen5.com)、苯甲酸(满分5 manfen5.com)等产品。下表列出了有关物质的部分物理性质,请回答:

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注:甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶 酸性: 苯甲酸>醋酸

实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,再加入15mL冰醋酸和2mL甲苯,搅拌升温至70℃,同时缓慢加入12mL过氧化氢,在此温度下搅拌反应3小时。

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(1)装置a的名称是____         ____,主要作用是                          。三颈瓶中发生反应的化学方程式为           ,此反应的原子利用率理论上可达            

(2)经测定,反应温度升高时,甲苯的转化率逐渐增大,但温度过高时,苯甲醛的产量却有所减少,可能的原因是________________。

(3)反应完毕后,反应混合液经过自然冷却至室温时,还应经过________、________(填操作名称)等操作,才能得到苯甲醛粗产品。

(4)实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时,会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。

①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,正确的操作步骤是_______(按步骤顺序填字母)。

a.对混合液进行分液                 b.过滤、洗涤、干燥

c.水层中加入盐酸调节pH=2         d.与适量碳酸氢钠溶液混合震荡

②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定,可称取1.200g产品,溶于100mL乙醇配成溶液,量取所得的乙醇溶液20.00mL于锥形瓶,滴加2~3滴酚酞指示剂,然后用预先配好的0.1000mol/L KOH标准液滴定,到达滴定终点时消耗KOH溶液18.00mL。产品中苯甲酸的质量分数为________。

③下列情况会使测定结果偏低的是__________(填字母)。

a.滴定终点时俯视读取耗碱量             b.KOH标准液长时间接触空气

c.配制KOH标准液时仰视定容            d.将酚酞指示剂换为甲基橙溶液

 

(1)球形冷凝管; 冷凝回流,防止甲苯的挥发而降低产品产率; 66.25% (2)H2O2在较高温度时分解速度加快,使实际参加反应的H2O2减少,影响产量 (3)过滤 蒸馏 (4)①dacb ②91.50﹪ ③ad 【解析】 试题分析:(1)根据仪器的特征,装置a的名称是球形冷凝管;主要作用是冷凝回流,防止甲苯的挥发而降低产品产率;甲苯与H2O2反应生成苯甲醛和水,反应方程式为:;根据化学反应,此反应的原子利用率=(目标生成物的质量÷参加该反应所有反应物的总质量)×100%=106÷160×100%=66.25%,所以理论上可达66.25%. (2)H2O2在较高温度时分解速度加快,使实际参加反应的H2O2减少,影响产量,所以温度过高时,苯甲醛的产量却有所减少。 (3)实验时先在三颈瓶中加入0.5g固态难溶性催化剂,所以先过滤除去难溶性的催化剂;反应物为15mL冰醋酸和2mL甲苯和12mL过氧化氢,生成物为苯甲醛,它们互溶,采用蒸馏的方法得到苯甲醛粗产品。 (4)①苯甲醛与苯甲酸互溶,且沸点相近,采用蒸馏的方法分离容易产生共沸溶液,则若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸,首先利用苯甲醛微溶于水,将混合液与适量碳酸氢钠溶液混合震荡,苯甲酸与碳酸氢钠溶液反应生成溶于水的苯甲酸钠,再对混合液进行分液,然后在水层中加入盐酸调节pH=2 ,苯甲酸钠与盐酸反应生成苯甲酸,最后过滤、洗涤、干燥苯甲酸,答案为dacb; ②苯甲酸与氢氧化钾反应生成苯甲酸钾,n(KOH)=cV=0.1000mol/L×0.016L=0.0016mol,苯甲酸与氢氧化钾等物质的量恰好反应,则n(苯甲酸)=0.0016mol,则其总质量为0.0016mol×122g/mol×5= 0.976g,所以产品中苯甲酸质量分数为0.976g÷1.200g×100%=91.50%; ③a.滴定终点时俯视读取耗碱量,导致末读数据偏小,测定结果偏低,正确;b.KOH标准液长时间接触空气发生反应生成碳酸钾,由于苯甲酸的酸性强于碳酸,苯甲酸与碳酸钾反应生成苯甲酸钾,对测定结果无影响,错误;c.配制KOH标准液时仰视定容,导致水加多了,标准溶液浓度偏小,消耗体积偏大,导致测定结果偏高,错误;d.苯甲酸钾是强碱弱酸盐,溶液显酸性,若将将酚酞指示剂换为甲基橙溶液,KOH标准溶液消耗减少,导致测定结果偏低,正确;答案选ad。 【考点定位】考查制备实验方案的设计与评价。 【名师点睛】本题考查苯甲醛的制备实验方案设计,侧重于制备实验操作、物质的分离提纯、数据的处理和计算、滴定原理的应用等知识点的考查,清楚制备的原理是解答的关键,题目难度中等。关键是计算,苯甲酸与氢氧化钾反应生成苯甲酸钾,苯甲酸钾水解显碱性,应该用酚酞作指示剂;根据氢氧化钾的物质的量求出苯甲酸的物质的量,再求出质量和质量分数。  
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