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。反应原理：

己知甲苯的熔点为-95°C，沸点为110.6°C，易挥发，密度为0.866g/cm³；苯甲酸的熔点为122.4°C,在25°C和95°C下溶解度分别为0.3g和6.9g。

【制备产品】将30.0mL甲苯和25.0mLlmol/L高锰酸钾溶液在100°C下反应30min，装置如图所示。

（1）图中冷凝管的进水口为________(填“a”或“b”）。支管的作用是___________。

（2）在本实验中，三领烧瓶最合适的容积___________(填字母）。

A．50mL

B．I00mL

C．200mL

D．250mL

相对于用酒精灯直接加热，用沸水浴加热的优点是___________________。

【分离产品】该同学设计如下流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯

（3）操作Ⅰ的名称是          ；含有杂志的产物经操作Ⅱ进一步提纯得无色液体甲苯，则操作Ⅱ的名称是             。

（4）测定白色固体的熔点，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。请完成表中内容。

序号	实验方案	实验现象	结论
①	将白色固体加入水中，加热溶解，______。	得到白色晶体和无色溶液
②	取少重滤液于试管中，________。	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

纯度测定：称取1.220g产品，配成100ml甲醇溶液，取25.00ml溶液，用0.1000mol/L KOH标准溶液滴定，重复滴定四次，每次消耗的体积如下表所示。

	第一次	第二次	第三次	第四
体积（mL）	24.00	24.10	22.40	23.90

（5）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则测定结果______________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。计算样品中苯甲酸纯度为______________。

Answer

（1）a （1分） 平衡压强，使甲苯顺利滴入三颈烧瓶 （1分）

（2）B （1分） 便于控制温度和使容器受热均匀 （2分） （3）分液，蒸馏 （2分）

（4）①冷却结晶，过滤 （2分） ②滴入稀HNO3和AgNO3溶液（1分）

③加热使其熔化，并测其熔点（1分） 白色晶体在122.4℃左右完全融化（1分）

（5）偏小（1分） 96%（2分）

【解析】试题分析：（1）根据逆流的冷却的效率高的原理可知，进水口应在冷凝管的下方a处，支管连接了恒压滴液漏斗中的液体上、下方，使恒压滴液漏斗中的液体上、下方的压强相等，便于甲苯顺利滴入三颈烧瓶；

（2）本实验中用到的液体体积约为55mL，所以选择100mL的三颈烧瓶，故选B，沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀；

（3）一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应，按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯；所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯，用分液方法得到；操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体；

（4）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，所以实验方案及现象为：

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，冷却结晶、过滤

得到白色晶体和无色溶液

②

取少量滤液于试管中，滴入适量的硝酸酸化的AgNO3溶液

生成白色沉淀

滤液含有Cl-

③

干燥白色晶体，加热使其熔化，测其熔点；

白色晶体在122.4℃左右时完全熔化

白色晶体是苯甲酸

（5）滴定操作中，如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时，滴定前仰视，滴定后俯视则读取的溶液的体积小于实际用掉的溶液的体积，所以测定结果偏小；苯甲酸纯度=苯甲酸的质量/样品的质量×100%=(2.4×10−3mol×4×122g/mol)/1.22g×100%=96%。

【考点定位】本题考查了物质性质的实验原理的分析判断，物质分离条件，试剂选择，操作步骤的理解应用，物质成分的实验设计方案、步骤、试剂，样品纯度的计算等。

【名师点晴】明确相关物质的性质和实验原理是解答的关键，注意掌握综合实验设计题的解题思路：（1）巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。