Question

苯甲酸广泛应用于制药和化工行业。某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。

实验方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100 ℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

已知：苯甲酸分子量122，熔点122.4 ℃，在25 ℃和95 ℃时溶解度分别为0.3 g和6.9 g；纯净固体有机物一般都有固定熔点。

（1）操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为________。

（2）无色液体A是________，定性检验A的试剂是________，现象是________。

（3）测定白色固体B的熔点，发现其在115 ℃开始熔化，达到130 ℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确。请在完成表中内容。

序号	实验方案	实验现象	结果
①	将白色固体B加入水中，加热溶解，________	得到白色晶体和无色滤液
②	取少量滤液于试管中，________	生成白色沉淀	滤液含Cl^－
③	干燥白色晶体，________	________	白色晶体是苯甲酸

（4）纯度测定：称取1.220 g产品，配成100 mL苯甲酸溶液，移取25.00 mL溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10^－3 mol，产品中苯甲酸质量分数的计算结果为________(保留2位有效数字)。

Answer

（1）分液；蒸馏；

（2）甲苯 酸性KMnO4溶液 溶液颜色褪去(其他合理答案也可)；

（3）①冷却结晶，过滤 ②滴加稀HNO3和AgNO3溶液 ③取适量加热，测定熔点 白色晶体在122.4 ℃熔化为液体(其他合理答案也可)

（4）

【解析】

试题分析：一定量的甲苯和适量的KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按如图流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯，苯甲酸能溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，根据实验目的知，从而得到有机相和水相，有机相中含有甲苯、水相中含有苯甲酸，有机相中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水相盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸的溶解度知，得到的固体B是苯甲酸。

（1）分离互不相溶的液体采用分液方法，根据流程图中，水相和有机相不互溶，可以采用分液方法分离，即操作I为分液，有机相中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，即操作II为蒸馏，故答案为：分液；蒸馏；

（2）通过以上分析知，A是甲苯，甲苯中有甲基，所以能被酸性高锰酸钾氧化为苯甲酸而使酸性高锰酸钾溶液褪色，则可以用酸性高锰酸钾溶液检验甲苯，故答案为：甲苯；酸性KMnO4溶液；溶液褪色；

（3）通过测定白色固体B的熔点，发现其在115℃开始熔化，达到130℃时仍有少量不熔，推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，氯化钾可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子的存在；利用苯甲酸的溶解度特征在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；利用不同温度下的溶解度，分离混合物，得到晶体后通过测定熔点判断是否为苯甲酸；故答案为：

序号

实验方案

实验现象

结论

①

将白色固体B加入水中加热，溶解，冷却、过滤

得到白色晶体和无色溶液

--

②

取少量滤液于试管中，滴入2-3滴AgNO3溶液

生成白色沉淀

滤液含有Cl-

③

干燥白色晶体，加热使其融化，测其熔点；

熔点为122.4℃

白色晶体是苯甲酸

（4）称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10-3mol，苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1:1反应，所以物质的量相同，注意溶液体积变化计算样品中苯甲酸的物质的量，计算质量分数；样品中苯甲酸质量分数=，故答案为：96%。

考点：考查了制备实验方案的设计的相关知识。