Question

甲苯（）是一种重要的化工原料，能用于生产苯甲醛（）、苯甲酸（）等产品。下表列出了有关物质的部分物理性质，请回答：

注：甲苯、苯甲醛、苯甲酸三者互溶； 酸性： 苯甲酸＞醋酸

实验室可用如图装置模拟制备苯甲醛。实验时先在三颈瓶中加入0．5g固态难溶性催化剂，再加入15mL冰醋酸和2mL甲苯，搅拌升温至70℃，同时缓慢加入12mL过氧化氢，在此温度下搅拌反应3小时。

（1）装置a的名称是____         ____，主要作用是                          。三颈瓶中发生反应的化学方程式为           ，此反应的原子利用率理论上可达             。

（2）经测定，反应温度升高时，甲苯的转化率逐渐增大，但温度过高时，苯甲醛的产量却有所减少，可能的原因是________________。

（3）反应完毕后，反应混合液经过自然冷却至室温时，还应经过________、________（填操作名称）等操作，才能得到苯甲醛粗产品。

（4）实验中加入过量的过氧化氢并延长反应时间时，会使苯甲醛产品中产生较多的苯甲酸。

①若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸，正确的操作步骤是_______（按步骤顺序填字母）。

a．对混合液进行分液                 b．过滤、洗涤、干燥

c．水层中加入盐酸调节pH＝2         d．与适量碳酸氢钠溶液混合震荡

②若对实验①中获得的苯甲酸产品进行纯度测定，可称取1.200g产品，溶于100mL乙醇配成溶液，量取所得的乙醇溶液20．00mL于锥形瓶，滴加2～3滴酚酞指示剂，然后用预先配好的0.1000mol/L KOH标准液滴定，到达滴定终点时消耗KOH溶液18．00mL。产品中苯甲酸的质量分数为________。

③下列情况会使测定结果偏低的是__________（填字母）。

a．滴定终点时俯视读取耗碱量             b．KOH标准液长时间接触空气

c．配制KOH标准液时仰视定容            d．将酚酞指示剂换为甲基橙溶液

Answer

（1）球形冷凝管； 冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率； 66.25％

（2）H2O2在较高温度时分解速度加快，使实际参加反应的H2O2减少，影响产量

（3）过滤 蒸馏

（4）①dacb ②91.50﹪ ③ad

【解析】

试题分析：（1）根据仪器的特征，装置a的名称是球形冷凝管；主要作用是冷凝回流，防止甲苯的挥发而降低产品产率；甲苯与H2O2反应生成苯甲醛和水，反应方程式为：；根据化学反应，此反应的原子利用率=（目标生成物的质量÷参加该反应所有反应物的总质量）×100%=106÷160×100%=66.25%，所以理论上可达66.25%.

（2）H2O2在较高温度时分解速度加快，使实际参加反应的H2O2减少，影响产量，所以温度过高时，苯甲醛的产量却有所减少。

（3）实验时先在三颈瓶中加入0．5g固态难溶性催化剂，所以先过滤除去难溶性的催化剂；反应物为15mL冰醋酸和2mL甲苯和12mL过氧化氢，生成物为苯甲醛，它们互溶，采用蒸馏的方法得到苯甲醛粗产品。

（4）①苯甲醛与苯甲酸互溶，且沸点相近，采用蒸馏的方法分离容易产生共沸溶液，则若想从混有苯甲酸的苯甲醛中分离出苯甲酸，首先利用苯甲醛微溶于水，将混合液与适量碳酸氢钠溶液混合震荡，苯甲酸与碳酸氢钠溶液反应生成溶于水的苯甲酸钠，再对混合液进行分液，然后在水层中加入盐酸调节pH＝2 ，苯甲酸钠与盐酸反应生成苯甲酸，最后过滤、洗涤、干燥苯甲酸，答案为dacb；

②苯甲酸与氢氧化钾反应生成苯甲酸钾，n（KOH）=cV=0.1000mol/L×0.016L=0.0016mol，苯甲酸与氢氧化钾等物质的量恰好反应，则n（苯甲酸）=0.0016mol，则其总质量为0.0016mol×122g/mol×5= 0.976g，所以产品中苯甲酸质量分数为0.976g÷1.200g×100%=91.50%；

③a．滴定终点时俯视读取耗碱量，导致末读数据偏小，测定结果偏低，正确；b．KOH标准液长时间接触空气发生反应生成碳酸钾，由于苯甲酸的酸性强于碳酸，苯甲酸与碳酸钾反应生成苯甲酸钾，对测定结果无影响，错误；c．配制KOH标准液时仰视定容，导致水加多了，标准溶液浓度偏小，消耗体积偏大，导致测定结果偏高，错误；d．苯甲酸钾是强碱弱酸盐，溶液显酸性，若将将酚酞指示剂换为甲基橙溶液，KOH标准溶液消耗减少，导致测定结果偏低，正确；答案选ad。

【考点定位】考查制备实验方案的设计与评价。

【名师点睛】本题考查苯甲醛的制备实验方案设计，侧重于制备实验操作、物质的分离提纯、数据的处理和计算、滴定原理的应用等知识点的考查，清楚制备的原理是解答的关键，题目难度中等。关键是计算，苯甲酸与氢氧化钾反应生成苯甲酸钾，苯甲酸钾水解显碱性，应该用酚酞作指示剂；根据氢氧化钾的物质的量求出苯甲酸的物质的量，再求出质量和质量分数。