Question

实验室可用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，原理如图所示：

实验步骤如下：

步骤I：电合成：在电解池中加入KI、20mL蒸馏水和20mL的1,4-二氧六环，搅拌至完全溶解，再加入20mL苯乙酮，连接电化学装置，恒定电压下电解7h；

步骤II：清洗分离：反应停止后，将反应液转移至烧瓶，蒸馏除去反应溶剂；用蒸馏水和二氯甲烷洗涤烧瓶，将洗涤液转移至分液漏斗；用二氯甲烷萃取除去质，分离出水相和有机相；

步骤III：制得产品：用浓盐酸酸化水相至pH为1~2，接着加入饱和NaHSO₃溶液，振荡、抽滤、干燥，称量得到产品7.8g；

有关物质的数据如下表所示：

物质	分子式	溶解性	沸点(℃)	密度(g/cm^3)	相对分子质量
苯乙酮	C8H8O	难溶于水	202.3	1.03	120
苯甲酸	C7H6O2	微溶于水	249	1.27	122
二氯甲烷	CH2Cl2	不溶于水	40	1.33	85

回答下列问题：

（1）步骤I中，阴极的电极反应式为________________________ ，苯乙酮被氧化的离子方程式为_____________________

（2）步骤II蒸馏过程中，需要使用到的玻璃仪器有____________，（填标号）除此之外还需要____________________

（3）步骤II分液过程中，应充分振荡，静置分层后________（填标号）

A．直接将有机相从分液漏斗的上口倒出

B．直接将有机相从分液漏斗的下口放出

C．先将有机相从分液漏斗的下口放出，再将水相从下口放出

D．先将有机相从分液漏斗的下口放出，再将水相从上口倒出

（4）步骤III中，加入浓盐酸的目的是____________________

（5）步骤III中，加入饱和NaHSO₃溶液，水相中的颜色明显变浅，说明过量的I₂被还原为I^－，其离子方程式为_______________________

（6）本实验的产率是______________（保留小数点后一位有效数字）

（7）得到的粗苯甲酸可用____________法进行提纯。

Answer

H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－ + 3IO- = + CHI3 + 2OH- a、c、d、e、g （直形）冷凝管 D 将苯甲酸盐转化为苯甲酸 HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I- 37.6% 重结晶法

【解析】

(1)步骤I中，阴极水得电子放出氢气，苯乙酮被IO3-氧化为和CHI3；

(2)根据蒸馏装置分析仪器；

(3)分液操作，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出；

(4) 根据强酸制弱酸回答；

(5) HSO3-被I2氧化为SO42-；

(6)产率=实际产量÷理论产量×100%；

(7)根据苯甲酸的溶解性分析提纯方法。

(1)步骤I中，阴极水得电子放出氢气，阴极反应式是H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－，苯乙酮被IO3-氧化为和CHI3，反应的离子方程式为+ 3IO-=+ CHI3 + 2OH-；

（2）根据蒸馏装置，需要使用到的玻璃仪器有a、c、d、e、g，除此之外还需要（直形）冷凝管；

（3）二氯甲烷的密度大于水，有机相在下层，先将有机相从分液漏斗的下口放出，再将水相从上口倒出，故选D；

(4) 水相中含有苯甲酸盐，加入浓盐酸，苯甲酸盐和浓盐酸反应生成弱酸苯甲酸，所以步骤III中，加入浓盐酸的目的是将苯甲酸盐转化为苯甲酸；

(5)步骤III中，加入饱和NaHSO3溶液，水相中的颜色明显变浅，说明过量的I2被还原为I－，HSO3-被I2氧化为SO42-，其离子方程式为HSO3-+I2+H2O=SO42-+3H++2I-；

(6) 根据+ 3IO-=+ CHI3 + 2OH-，1mol苯乙酮生成1mol苯甲酸，20mL苯乙酮的质量是20mL×1.03=20.6g，苯乙酮的物质的量是0.17mol，理论上生成苯甲酸的物质的量是0.17mol，质量是0.17mo×122g/mol=20.74g，产率=7.8÷20.74×100%=37.6%；

(7)苯甲酸微溶于水，用重结晶法提纯苯甲酸。