Question

芳香酸是分子中羧基与苯环直接相连的一类有机物，通常用芳香烃的氧化来制备。反应原理如下：

反应试剂、产物的物理常数：

名称	相对分子质量	性状	熔点（℃）	沸点（℃）	密度（g/cm3）	水中的溶解性
甲苯	92	无色液体易燃易挥发	-95	110.6	0.8669	不溶
苯甲酸	122	白色片状或针状晶体	122.4	248	1.2659	微溶

主要实验装置和流程如下：

实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液里于图l 装置中，在90℃时，反应一段时间后，

停止反应，按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。

（1）白色固体B中主要成分的分子式为________。操作Ⅱ为________。

（2）如果滤液呈紫色，需加入亚硫酸氢钾，用离子方程式表示其原因__________。

（3）下列关于仪器的组装或者使用正确的是__________。

A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀

B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触

C．如图 回流搅拌装置应采用直接加热的方法

D．冷凝管中水的流向是上进下出

（4）除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入______，分液，然后再向水层中加入______，抽滤，洗涤，干燥即可得到苯甲酸。

（5）纯度测定：称取2.440g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL 溶液，进行滴定，消耗KOH物质的量为4.5×10^-3mol。产品中苯甲酸质量分数为_______。

Answer

C7H6O2 蒸馏 2MnO4 - +5HSO3- + H += 2 Mn2+ +5SO42- + 3H2O AB NaOH溶液 硫酸或浓盐酸酸化 90%

【解析】(1)白色固体是苯甲酸，分子式为C7H6O2；有机层中物质互溶且沸点不同，所以可以采用蒸馏方法分离，则操作II为蒸馏；
(2)如果滤液呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，发生反应的离子方程式为2MnO4 - +5HSO3- + H += 2 Mn2+ +5SO42- + 3H2O；
(3)A．抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；B．为了防止搅拌棒下端打坏三颈烧瓶底或温度计，因此不能与它们接触，所以在搅拌时，搅拌棒下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；C．沸水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；D．冷凝管中水的流向与蒸汽的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D错误；故答案为ABD；
(4)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入，应该先加NaOH溶液，甲苯与NaOH不反应，苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠，分液，苯甲酸钠溶液中加盐酸可以制得苯甲酸；
(5)设苯甲酸的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025xmol，
C6H5COOH+KOH→C6H5COOK+H2O
1mol           1mol
0.025xmol    4.50×10-3mol
1mol：1mol=0.025xmol：4.50×10-3mol
x==0.18，
则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.18mol/L×0.1L×122g/mol=2.196g，其质量分数==90%。

点睛：明确实验原理、物质的性质及混合物的分离和提纯的基本操作要点是解题关键，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，从而得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层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。