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一硝基甲苯是一种重要的工业原料,某化学学习小组设计如图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯).反应原理:实验中可能用到的数据如下:实验步骤如下:①配制浓
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一硝基甲苯是一种重要的工业原料,某化学学习小组设计如图所示装置制备一硝基甲苯(包括对硝基甲苯和邻硝基甲苯).反应原理:
实验中可能用到的数据如下:

实验步骤如下:
①配制浓硫酸和浓硝酸的混合物(混酸);
②在三颈烧瓶里装15mL甲苯(密度为0.866g•cm-3);
③装好其他药品,并组装好仪器;
④向三颈烧瓶中加入混酸,并不断搅拌;
⑤控制温度50℃,大约反应10分钟至三颈烧瓶底有大量液体(淡黄色油状)出现;
⑥分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到一硝基甲苯共15g.
根据上述实验,回答下列问题:

(1)本实验的关键是控制温度在30℃左右,如果温度过高,则会产生___等副产品(填物质名称).
(2)简述配制混酸的方法:___.
(3)A仪器名称是___,进水口是___.
(4)写出甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式:___.
(5)分离产品方案如下:

操作2的名称是___.经测定,产品2的核磁共振氢谱中有5个峰,它的名称为___.
(6)本实验中一硝基甲苯的产率为___ (结果保留三位有效数字).

实验中可能用到的数据如下:

实验步骤如下:
①配制浓硫酸和浓硝酸的混合物(混酸);
②在三颈烧瓶里装15mL甲苯(密度为0.866g•cm-3);
③装好其他药品,并组装好仪器;
④向三颈烧瓶中加入混酸,并不断搅拌;
⑤控制温度50℃,大约反应10分钟至三颈烧瓶底有大量液体(淡黄色油状)出现;
⑥分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到一硝基甲苯共15g.
根据上述实验,回答下列问题:

(1)本实验的关键是控制温度在30℃左右,如果温度过高,则会产生___等副产品(填物质名称).
(2)简述配制混酸的方法:___.
(3)A仪器名称是___,进水口是___.
(4)写出甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式:___.
(5)分离产品方案如下:

操作2的名称是___.经测定,产品2的核磁共振氢谱中有5个峰,它的名称为___.
(6)本实验中一硝基甲苯的产率为___ (结果保留三位有效数字).
▼优质解答
答案和解析
(1)本实验的关键是控制温度在30℃左右,如果温度过高,会发生副反应生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产品,故答案为:二硝基甲苯、三硝基甲苯;
(2)浓硫酸的密度大于硝酸,浓硝酸中有水,浓硫酸溶于水会放热,所以配制混合酸的方法是:量取浓硝酸倒入烧杯中,再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断用玻璃棒搅拌,
故答案为:量取一定量浓硝酸倒入烧杯中,再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯,并用玻璃棒不断搅拌;
(3)根据装置图可知,仪器A是球形冷凝管,用于冷凝回流,充分利用原料,提高生成物的产量,水流方向为逆流,进水口为a,
故答案为:球形冷凝管;a;
(4)甲苯与混酸加热发生取代反应,生成对硝基甲苯和水,反应的化学方程式为
,
故答案为:
;
(5)因为分离得到的是无机和有机两种液体,而有机物和无机物是不相溶的,因此操作1是分液;分离两种沸点的不同液体,采用蒸馏的方法,所以操作2为蒸馏,经测定,产品2的核磁共振氢谱中有5个峰,说明分子中含有5个不同位置的氢原子,有机物名称为邻硝基甲苯,
故答案为:蒸馏;邻硝基甲苯;
(6)在三颈烧瓶里装15mL甲苯(密度为0.866g•cm-3)甲苯质量=0.866g•cm-3 ×15mL=12.99g;根椐方程式,1摩尔的甲苯可以得到1摩尔的对硝基甲苯与1摩尔的邻硝基甲苯,则92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯.那么12.99g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是:
=19.34g,所以一硝基苯的产量就应该这样来进行计算:
×100%=77.5%,
故答案为:77.5%.
(2)浓硫酸的密度大于硝酸,浓硝酸中有水,浓硫酸溶于水会放热,所以配制混合酸的方法是:量取浓硝酸倒入烧杯中,再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯并不断用玻璃棒搅拌,
故答案为:量取一定量浓硝酸倒入烧杯中,再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯,并用玻璃棒不断搅拌;
(3)根据装置图可知,仪器A是球形冷凝管,用于冷凝回流,充分利用原料,提高生成物的产量,水流方向为逆流,进水口为a,
故答案为:球形冷凝管;a;
(4)甲苯与混酸加热发生取代反应,生成对硝基甲苯和水,反应的化学方程式为

故答案为:

(5)因为分离得到的是无机和有机两种液体,而有机物和无机物是不相溶的,因此操作1是分液;分离两种沸点的不同液体,采用蒸馏的方法,所以操作2为蒸馏,经测定,产品2的核磁共振氢谱中有5个峰,说明分子中含有5个不同位置的氢原子,有机物名称为邻硝基甲苯,
故答案为:蒸馏;邻硝基甲苯;
(6)在三颈烧瓶里装15mL甲苯(密度为0.866g•cm-3)甲苯质量=0.866g•cm-3 ×15mL=12.99g;根椐方程式,1摩尔的甲苯可以得到1摩尔的对硝基甲苯与1摩尔的邻硝基甲苯,则92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯.那么12.99g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是:
12.99g×137 |
92 |
15g |
19.34g |
故答案为:77.5%.
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