Question

实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：

反应中存在的主要副反应有：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。

有关数据列如下表：

实验步骤如下：①取100mL烧杯，用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混和酸，将混合酸小心加入B中；②把18 mL（15．84 g）苯加入A中；③向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀。在50～60℃下发生反应，直至反应结束；④将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5％NaOH溶液、水洗涤并分液；⑤分出的产物加入无水CaCl₂颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl₂，进行蒸馏纯化，收集205～210℃馏分，得到纯硝基苯18g。

回答下列问题：

（1）图中装置C的作用是____________________________。

（2）配制混合酸时，能否将浓硝酸加入到浓硫酸中，说明理由：_________________

_______________________________________________________________。

（3）为了使反应在50℃～60℃下进行，常用的方法是________________________。反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是_________。

（4）在洗涤操作中，第二次水洗的作用是_________________________________。

（5）在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140℃，应选用空气冷凝管，不选用水直形冷凝管的原因是___________________________________________________。

（6）本实验所得到的硝基苯产率是______________________。

Answer

（1）冷凝回流；

（2）不能；易暴沸飞溅

（3）水浴加热；溶有浓硝酸分解产生的NO2（或硝酸）等杂质

（4）洗去残留的NaOH及生成的钠盐（合理答案均计分）

（5）硝基苯沸点高，用空气冷凝与水冷凝相比效果几乎无差异（从简约装置、节约开支回答或水冷却温差大可能造成冷凝管炸裂等合理答案均计分）

（6）72.06%（72%至72.1%及之间的任何值均计分）

【解析】

试题分析：（1）装置C为球形冷凝管，苯与浓硝酸都以挥发，C起冷凝回流作用，提高原料利用率。

故答案为：冷凝回流；

（2）浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，如将浓硝酸加入浓硫酸中，硝酸的密度小于浓硫酸，可能为导致液体暴沸飞溅。

故答案为：不能，容易暴沸飞溅；

（3）反应在50℃～60℃下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热控制，受热均匀，便于控制温度，浓硝酸受热易分解，溶有浓硝酸分解产生的NO2（或硝酸）等杂质而呈黄色。

故答案为：水浴加热；溶有浓硝酸分解产生的NO2（或硝酸）等杂质；

（4）先用水洗除去浓硫酸、硝酸，再用氢氧化钠除去溶解的少量酸，最后水洗除去未反应的NaOH及生成的钠盐。

故答案为：洗去残留的NaOH及生成的钠盐；

（5）硝基苯沸点高，用空气冷凝与水冷凝相比效果几乎无差异（从简约装置、节约开支回答或水冷却温差大可能造成冷凝管炸裂等合理答案均计分）。

故答案为：硝基苯沸点高，用空气冷凝与水冷凝相比效果几乎无差异（从简约装置、节约开支回答或水冷却温差大可能造成冷凝管炸裂等合理答案均计分）。

（6）苯完全反应生成硝基苯的理论产量为15.84g×，故硝基苯的产率为：[18g÷(15.84g×)]×100%=72.06%。

故答案为：72.06%。