Question

6．苯甲酸和亞硝酸鈉都是常見的食品防腐劑
I．苯甲酸的制備流程為圖1：

操作步驟如下：
①在圓底燒瓶中加入一定量的甲苯和適量的水，安裝好右圖 所示反應裝置，加熱至沸．
②從a的上口分數(shù)次加入一定量的堿性高錳酸鉀，并用少量水沖洗a的內壁．繼續(xù)回流并時常搖動燒瓶，直至反應基本結束．
③將反應混合液趁熱過濾，濾渣為黑色固體；得到的濾液如果呈紫色，可加入少量的飽和亞硫酸鈉溶液使紫色褪去，重新過濾，再將濾液放在冰水浴中冷卻后用濃鹽酸酸化，直到產(chǎn)品析出．
（1）儀器a的名稱冷凝管，被回流的主要物質是甲苯
（2）寫出滴加飽和亞硫酸鈉溶液時的離子方程式2MnO₄^-+H₂O+3SO₃^2-═2 MnO₂↓+2OH^-+3SO₄^2-
（3）第③步中，若冷卻后再過濾，則產(chǎn)率偏低（填“偏高”、“不變”或“偏低”）
Ⅱ．亞硝酸鈉滴定法是利用亞硝酸鈉滴定液在鹽酸溶液中與芳伯氨基化合物發(fā)生重氮化反應圖2，定量生成重氮鹽，來測定藥物含量的方法．其滴定反應如下：
Ar-NH₂+NaNO₂+2HCl→Ar-N₂C1+NaCl+2H₂O
（4）已知亞硝酸具有氧化性，實驗中用KI-淀粉溶液作為滴定終點的指示劑，則滴定終點的現(xiàn)象溶液由無色變藍色，并在半分鐘內不變色．
（5）《中國藥典》規(guī)定在室溫（10℃-30℃）條件下快速滴定，溫度太高會使亞硝酸揮發(fā)和分解，測定結果會偏高．（填“偏高”“偏低”或“無影響”）；但溫度也不宜過低，原因是反應速率過慢，不利于滴定終點的判斷．

Answer 1

分析 I．苯甲酸的制備：苯環(huán)的上的烴基可被酸性高錳酸鉀氧化成羧基，甲苯被高錳酸鉀氧化成苯甲酸鉀，用鹽酸酸化生成苯甲酸．
（1）根據(jù)常用儀器的名稱和用途解答；甲苯沸點低，被回流的主要物質是甲苯；
（2）KMnO₄溶液有氧化性，而亞硫酸鈉溶液有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應，亞硫酸鈉中硫元素可以被高錳酸鉀氧化，在堿性條件下高錳酸鉀的還原產(chǎn)物MnO₂，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等進行離子方程式書寫；
（3）由于該物質的溶解度隨溫度的升高而增大，苯甲酸的溶解度在較高的溫度下比較大，若冷卻后再過濾，則部分晶體析出產(chǎn)率偏低；
Ⅱ．（4）碘單質遇淀粉顯藍色，當具有氧化性的亞硝酸與芳伯氨基化合物發(fā)生重氮化反應完成，再滴定，亞硝酸氧化碘離子，碘單質和淀粉作用藍色出現(xiàn)，并在半分鐘內不變色；
（5）溫度太高會使亞硝酸揮發(fā)和分解，誤計入與芳伯氨基化合物發(fā)生重氮化反應，測定結果會偏高，溫度過低，反應速率過慢，不利于滴定終點的判斷．

解答 解：I．苯甲酸的制備：苯環(huán)的上的烴基可被酸性高錳酸鉀氧化成羧基，甲苯被高錳酸鉀氧化成苯甲酸鉀，用鹽酸酸化生成苯甲酸．
（1）儀器a冷凝回流甲苯，為冷凝管，在常溫下甲苯是液體，苯甲酸是固體，第①步中甲苯沸點較低，加熱時易揮發(fā)，故在第①步中主要是對甲苯進行回流；
故答案為：冷凝管；甲苯；
（2）KMnO₄溶液有氧化性，而亞硫酸鈉溶液有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應，堿性高錳酸鉀，還原產(chǎn)物為MnO₂，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等：S：+4→+6，↑2，×3，Mn：+7→+4，↓3，×2，故SO₃^2-、SO₄^2-的化學計量數(shù)為3，MnO₄^-、MnO₂的化學計量數(shù)為2，由O守恒可知：H₂O的化學計量數(shù)為1，所以滴加飽和亞硫酸鈉溶液時的離子方程式為：2MnO₄^-+H₂O+3SO₃^2-═2MnO₂↓+2OH^-+3SO₄^2-，
故答案為：2MnO₄^-+H₂O+3SO₃^2-═2MnO₂↓+2OH^-+3SO₄^2-；
（3）步驟②中得到的是苯甲酸鉀，經(jīng)酸化可以得到苯甲酸，由于該物質的溶解度隨溫度的升高而增大，苯甲酸的溶解度在較高的溫度下比較大，故應在較高的溫度下使苯甲酸形成飽和溶液，③將反應混合液趁熱過濾，然后再冷卻結晶形成固體，最后過濾得到苯甲酸晶體，若冷卻后再過濾，則部分晶體隨二氧化錳進入濾渣，則產(chǎn)率偏低，
故答案為：偏低；
Ⅱ．（4）用KI-淀粉溶液作為滴定終點的指示劑，亞硝酸鈉滴定液在鹽酸溶液中與芳伯氨基化合物發(fā)生重氮化反應，當反應完成，具有氧化性的亞硝酸氧化碘離子生成碘單質，與淀粉顯示藍色，所以滴定終點現(xiàn)象為：溶液由無色變藍色，并在半分鐘內不變色，
故答案為：溶液由無色變藍色，并在半分鐘內不變色；
（5）亞硝酸易揮發(fā)，易分解2HNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+NO₂↑+NO↑，溫度太高會使亞硝酸揮發(fā)和分解，誤計入與芳伯氨基化合物發(fā)生重氮化反應，測定結果會偏高，溫度過低，反應速率過慢，不利于滴定終點的判斷，
故答案為：偏高；反應速率過慢，不利于滴定終點的判斷．

點評 本題考查了氧化還原反應原理，化學實驗儀器的基本使用，物質的分離步驟、制取方法和儀器的選擇，是對知識的綜合運用與分析解決問題能力的考查，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．