Question

7．苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業(yè)．某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸．
反應原理：

實驗方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯．

已知：苯甲酸分子量122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；純凈固體有機物一般都有固定熔點．
（1）操作Ⅰ為分液，操作Ⅱ為蒸餾．
（2）無色液體A是甲苯，定性檢驗A的試劑是酸性KMnO₄溶液，現(xiàn)象是紫色溶液褪色．
（3）測定白色固體B的熔點，發(fā)現(xiàn)其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔．該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，設計了如下方案進行提純和檢驗，實驗結果表明推測正確．請在完成表中內(nèi)容．

序號	實驗方案	實驗現(xiàn)象	結果
①	將白色固體B加入水中，加熱溶解，冷卻結晶，過濾	得到白色晶體和無色濾液
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液	生成白色沉淀	濾液含Cl-
③	干燥白色晶體，取適量加熱，測定熔點	白色晶體在122.4℃熔化為液體	白色晶體是苯甲酸

（4）純度測定：稱取1.220g產(chǎn)品，配成100mL苯甲酸溶液，移取25.00mL溶液，滴定，消耗KOH的物質的量為2.40×10^-3 mol，產(chǎn)品中苯甲酸質量分數(shù)的計算結果為96%（保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 一定量的甲苯和適量的KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如圖流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液體采用分液方法分離，根據(jù)實驗目的知，從而得到有機相和水相，有機相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有機相中的甲苯采用蒸餾方法得到無色液體A，A是甲苯，將水相鹽酸酸化再蒸發(fā)濃縮，根據(jù)苯甲酸的溶解度知，得到的固體B是苯甲酸．
（1）分離互不相溶的液體采用分液方法，分離互溶且沸點不同的液體采用蒸餾方法；
（2）甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（3）結合反應化學方程式中生成的產(chǎn)物和流程中分離步驟分析，白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物；依據(jù)苯甲酸熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g；先檢驗苯甲酸的檢驗再檢驗氯化鉀的存在；
（4）苯甲酸和KOH溶液發(fā)生酸堿中和反應，根據(jù)苯甲酸和KOH之間的關系式計算苯甲酸的質量，從而計算苯甲酸的質量分數(shù)．

解答 解：（1）分離互不相溶的液體采用分液方法，根據(jù)流程圖中，水相和有機相不互溶，可以采用分液方法分離，即操作I為分液，有機相中物質互溶且沸點不同，所以可以采用蒸餾方法分離，即操作II為蒸餾，
故答案為：分液；蒸餾；
（2）通過以上分析知，A是甲苯，甲苯中有甲基，所以能被酸性高錳酸鉀氧化為苯甲酸而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，則可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗甲苯，
故答案為：甲苯；酸性KMnO₄溶液；溶液褪色；
（3）①白色固體B加水溶解后，利用苯甲酸和KCl的溶解度隨溫度變化情況，通過加熱濃縮后再冷卻結晶，利用過濾可分離出白色晶體和無色濾液，故答案為：冷卻結晶，過濾；
②向無色溶液里滴加滴加稀HNO₃和AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，可證明氯離子的存在，故答案為：滴加稀HNO₃和AgNO₃溶液；
③利用不同溫度下的溶解度，分離混合物，得到晶體后通過測定熔點判斷是否為苯甲酸，故答案為：取適量加熱，測定熔點；白色晶體在122.4℃熔化為液體；
（4）稱取1.220g產(chǎn)品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物質的量為2.40×10^-3mol，苯甲酸是一元弱酸和氫氧化鉀1：1反應，所以物質的量相同，注意溶液體積變化計算樣品中 苯甲酸的物質的量，計算質量分數(shù)；樣品中苯甲酸質量分數(shù)=$\frac{2.4×10{\;}^{-3}mol×4×122g/mol}{1.22g}$×100%=96%，
故答案為：96%．

點評 本題考查了物質性質的實驗分析判斷，物質分離條件，試劑選擇，操作步驟的理解應用，物質成分的實驗設計方案、步驟、試劑，樣品純度的計算，題目難度中等．