Question

芳香族羧酸通常用芳香烴的氧化來制備。芳香烴的苯環(huán)比較穩(wěn)定，難于氧化，而環(huán)上的支鏈不論長短，在強烈氧化時，最終都氧化成羧基。某同學用甲苯的氧化反應(yīng)制備苯甲酸。反應(yīng)原理：

反應(yīng)試劑、產(chǎn)物的物理常數(shù)：

名稱	相對分子質(zhì)量	性狀	熔點	沸點	密度	溶解度
						水	乙醇	乙醚
甲苯	92	無色液體易燃易揮發(fā)	-95	110.6	0.8669	不溶	∞	∞
苯甲酸	122	白色片狀或針狀晶體	122.4	248	1.2659	微溶	易溶	易溶

主要實驗裝置和流程如下：

圖1回流攪拌裝置                          圖2抽濾裝置  
實驗方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液置于圖1裝置中，在100℃時，反應(yīng)一段時間，再停止反應(yīng)，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應(yīng)的甲苯。

（1）儀器K的名稱為     。無色液體A的結(jié)構(gòu)簡式為     。操作Ⅱ為     。
如果濾液呈紫色，要先加亞硫酸氫鉀，然后再加入濃鹽酸酸化，加亞硫酸氫鉀的目的是     。
（3）下列關(guān)于儀器的組裝或者使用正確的是     。
A．抽濾可以加快過濾速度，得到較干燥的沉淀
B．安裝電動攪拌器時，攪拌棒下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸
C．抽濾結(jié)束后，為防止倒吸，應(yīng)先關(guān)閉水龍頭，再斷開真空系統(tǒng)與過濾系統(tǒng)的連接
D．冷凝管中水的流向是下進上出
（4）除去殘留在苯甲酸中的甲苯應(yīng)先加入     ，分液，水層再加入     ，然后抽濾，干燥即可得到苯甲酸。
（5）純度測定：稱取1.220g產(chǎn)品，配成100ml溶液，取其中25.00ml溶液，進行滴定，消耗KOH物質(zhì)的量為2.4×10^-3mol。產(chǎn)品中苯甲酸質(zhì)量分數(shù)為     。

Answer 1

（1）安全瓶（1分）（2分）    蒸餾（2分）  
（2）除去未反應(yīng)的高錳酸鉀氧化劑，否則用鹽酸酸化時會發(fā)生鹽酸被高錳酸鉀所氧化，產(chǎn)生氯氣；（2分）
（3）ABD （2分）漏選得一分,錯選不得分
(4) NaOH溶液（2分）   濃鹽酸酸化（2分）
(5)  96% （2分

解析試題分析：
（1）儀器K為減壓過濾（抽濾）裝置中的安全瓶；
由實驗流程可知，反應(yīng)混合物首先經(jīng)過過濾除去用高錳酸鉀氧化甲苯后生成的MnO₂
沉淀，過濾后的濾液經(jīng)分液得到含有末反應(yīng)的甲苯的有機層和含有苯甲酸鉀等可溶性物質(zhì)的水層。然后，將有機層經(jīng)干燥劑干燥、過濾，再經(jīng)蒸餾回收得到甲苯，所以無色液體A
為甲苯（）。根據(jù)反應(yīng)原理，可知水層中的經(jīng)濃鹽酸酸化，轉(zhuǎn)化為苯甲酸，因苯甲酸微溶于水，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，就可得到白色的苯甲酸晶體(無色固體B)。
（2） 濾液呈紫色，說明濾液中含有末反應(yīng)的高錳酸鉀，亞硫酸氫鉀是一種還原劑，先加亞
硫酸氫鉀，是使其與高錳酸鉀反應(yīng)，除去末反應(yīng)的高錳酸鉀，否則當用濃鹽酸酸化時，高
錳酸鉀就會與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯氣。
（3） 抽濾可以加快過濾速度，得到較干燥的沉淀；安裝電動攪拌器時，攪拌棒下端不能與三頸燒瓶底、溫度計等接觸；抽濾結(jié)束后，為防止倒吸，應(yīng)先斷開真空系統(tǒng)與過濾系統(tǒng)的連接，再關(guān)閉水龍頭；冷凝管中水的流向應(yīng)是下進上出。C不正確，A、B、D正確。
（4） 甲苯不溶于水，要除去殘留在苯甲酸中的甲苯時，先加入NaOH溶液，使其與苯甲酸反應(yīng)，將苯甲酸轉(zhuǎn)化為可溶性的苯甲酸鈉，再經(jīng)分液操作，將甲苯（有機層）除去，然后再用濃鹽酸酸化，把可溶性的苯甲酸鈉轉(zhuǎn)化為苯甲酸。
（5） 根據(jù)反應(yīng)：
122g       1mol
m       2.4×10^-3mol
m="122g/mol" ×2.4×10^-3mol = 1.1712g；

考點：本題是一道以用甲苯的氧化反應(yīng)制備點點滴滴苯甲酸為載體的實驗題，考查有關(guān)實驗的儀器、相關(guān)操作、產(chǎn)品的提純和純度計算等。