Question

苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂，也可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。主要实验装置(回流搅拌装置)如图所示：

反应原理：

+2KMnO₄→+KOH+2MnO₂↓+H₂O

+HCl→ +KCl

实验方法：将一定量的甲苯和KMnO₄溶液置于三颈烧瓶中，在90℃时反应一段时间后，停止反应，按如图流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。

(1)无色液体A的结构简式为___，操作Ⅱ为___；

(2)如果滤液呈紫色，要先加饱和亚硫酸钾溶液，过滤后再进行操作Ⅰ。加饱和亚硫酸钾溶液的目的是___，写出该反应的离子方程式：___；

(3)冷却水应该从冷凝管___(填“a”或“b”)口流入；

(4)要由“水层”得到苯甲酸晶体，应进行下列操作，正确的操作顺序是___(填选项字母)：

A.酸化    B.过滤      C.蒸发浓缩     D.冷却结晶

(5)纯度测定：称取1.22g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，用KOH溶液进行滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10^-3mol，则产品中苯甲酸的质量分数为__。

Answer

蒸馏 除去未反应的KMnO4，防止HCl被高锰酸钾氧化产生氯气 2MnO+H2O+3SO=2MnO2↓+2OH-+3SO a ACDB 96.00%

【解析】

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，苯甲酸钾能溶于水，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、水层中含有苯甲酸钾，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、冷却结晶，最后过滤得到的固体是苯甲酸。

(1) 将滤液分离得到有机层和水层，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，结构简式为：；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，高锰酸及具有强氧化性，亚硫酸钾具有还原性，要先加亚硫酸钾，除去未反应的高锰酸钾，否则浓盐酸酸化时可能被高锰酸钾氧化生成氯气，离子方程式为：2MnO+H2O+3SO=2MnO2↓+2OH-+3SO；

(3)冷凝管水流的位置是下进上出，冷凝效果较好，冷却水应该从冷凝管的a口流入，从b口流出；

(4)水层中含有苯甲酸钾，将水层用盐酸酸化再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到苯甲酸，故操作顺序为：ACDB；

(5)除去残留在苯甲酸中的甲苯应先加入KOH溶液，甲苯与KOH不反应，苯甲酸与KOH反应生成苯甲酸钾，分液，苯甲酸钾溶液中加盐酸可以制得苯甲酸；

(6)设配成苯甲酸溶液的物质的量浓度为x，则25mL苯甲酸溶液中苯甲酸的物质的量为0.025x mol，

x=0.096mol/L

则100mL苯甲酸中苯甲酸的质量=0.096mol/L×0.1L×122g/mol=1.1712g，其质量分数=。