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苯甲酸在制药和化工行业有着广泛应用,某同学在实验室尝试用甲苯制备苯甲酸.反应原理如下:C6H5-CH3+2KMnO4→C6H5-COOK+KOH+2MnO2↓+H2OC6H5-COOK+HCl△C6H5-COOH+KCl制备过程:将一定量甲苯和KMnO4溶液
题目详情
苯甲酸在制药和化工行业有着广泛应用,某同学在实验室尝试用甲苯制备苯甲酸.反应原理如下:
C6H5-CH3+2KMnO4→C6H5-COOK+KOH+2MnO2↓+H2O
C6H5-COOK+HCl
C6H5-COOH+KCl
制备过程:将一定量甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,对反应混合物进行如图操作:

查阅资料得知:苯甲酸的熔点为122.4℃,在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g.
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的名称分别是______、______、______、______.
(2)硫酸钠粉末的作用是______.
(3)定性检验无色液体A的试剂是______,现象是______.
(4)测定白色固体B的熔点,发现其在115℃开始熔化,达到130℃时仍有少量不熔.该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物.为检验是否含KCl,取少量白色固体溶于水,过滤后需向滤液中加入的试剂是______.
(5)为测定白色固体B的纯度,称取1.4g该固体溶于甲醇配成100mL溶液.移取25mL溶液于锥形瓶中,滴入KOH溶液至恰好完全反应,消耗KOH的物质的量为2.5×10-3mol.则固体B中苯甲酸的质量分数为______(保留三位有效数字).
C6H5-CH3+2KMnO4→C6H5-COOK+KOH+2MnO2↓+H2O
C6H5-COOK+HCl
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制备过程:将一定量甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,对反应混合物进行如图操作:

查阅资料得知:苯甲酸的熔点为122.4℃,在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g.
(1)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的名称分别是______、______、______、______.
(2)硫酸钠粉末的作用是______.
(3)定性检验无色液体A的试剂是______,现象是______.
(4)测定白色固体B的熔点,发现其在115℃开始熔化,达到130℃时仍有少量不熔.该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物.为检验是否含KCl,取少量白色固体溶于水,过滤后需向滤液中加入的试剂是______.
(5)为测定白色固体B的纯度,称取1.4g该固体溶于甲醇配成100mL溶液.移取25mL溶液于锥形瓶中,滴入KOH溶液至恰好完全反应,消耗KOH的物质的量为2.5×10-3mol.则固体B中苯甲酸的质量分数为______(保留三位有效数字).
▼优质解答
答案和解析
一定量的甲苯和KMnO4溶液在100℃反应一段时间后停止反应,按流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯,具体流程为甲苯和KMnO4溶液在100℃反应,则生成了苯甲酸钾、二氧化锰和水,过滤除去二氧化锰,滤液则含有苯甲酸钾的混合溶液经过操作Ⅰ,分成有机相和水相,所以操作Ⅰ为分液;有机相加碳酸钠粉末吸收有机物中少量的水,再经过操作Ⅱ得到无水液体A即为有机物甲苯,所以操作Ⅱ为蒸馏;水相主要是苯甲酸钾的水溶液,用浓盐酸酸化生成苯甲酸的溶液经过操作Ⅲ和操作Ⅳ,再过滤得到白色固体B即苯甲酸,所以操作Ⅲ和操作Ⅳ分别为蒸发浓缩、冷却结晶,
(1)根据以上分析,所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯,用分液方法得到;操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体;苯甲酸的溶液经过操作Ⅲ和操作Ⅳ,再过滤得到白色固体B即苯甲酸,所以操作Ⅲ和操作Ⅳ分别为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:分液,蒸馏,蒸发浓缩,冷却结晶;
(2)有机相加碳酸钠粉末吸收有机物中少量的水,再经过操作Ⅱ得到无水液体A即为有机物甲苯,所以硫酸钠粉末的作用是干燥(或除水),
故答案为:干燥(或除水);
(3)依据流程和推断可知,无色液体A为甲苯,检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液,甲苯被氧化为苯甲酸,高锰酸钾溶液紫色褪去;
故答案为:酸性KMnO4溶液,紫色溶液褪色;
(4)因为加入AgNO3溶液和稀HNO3,如果能生成白色沉淀,则证明溶液中含有氯离子,否则没有,故答案为:AgNO3溶液和稀HNO3;
(5)称取1.4g该固体溶于甲醇配成100mL溶液.移取25mL溶液于锥形瓶中,滴入KOH溶液至恰好完全反应,消耗KOH的物质的量为2.5×10-3mol,苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1:1反应,所以物质的量相同,则样品中苯甲酸质量分数=
×100%=87.1%;
故答案为:87.1%.
(1)根据以上分析,所以操作Ⅰ是分离出有机相甲苯,用分液方法得到;操作Ⅱ是蒸馏的方法控制甲苯沸点得到纯净的甲苯液体;苯甲酸的溶液经过操作Ⅲ和操作Ⅳ,再过滤得到白色固体B即苯甲酸,所以操作Ⅲ和操作Ⅳ分别为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:分液,蒸馏,蒸发浓缩,冷却结晶;
(2)有机相加碳酸钠粉末吸收有机物中少量的水,再经过操作Ⅱ得到无水液体A即为有机物甲苯,所以硫酸钠粉末的作用是干燥(或除水),
故答案为:干燥(或除水);
(3)依据流程和推断可知,无色液体A为甲苯,检验试剂可以用酸性高锰酸钾溶液,甲苯被氧化为苯甲酸,高锰酸钾溶液紫色褪去;
故答案为:酸性KMnO4溶液,紫色溶液褪色;
(4)因为加入AgNO3溶液和稀HNO3,如果能生成白色沉淀,则证明溶液中含有氯离子,否则没有,故答案为:AgNO3溶液和稀HNO3;
(5)称取1.4g该固体溶于甲醇配成100mL溶液.移取25mL溶液于锥形瓶中,滴入KOH溶液至恰好完全反应,消耗KOH的物质的量为2.5×10-3mol,苯甲酸是一元弱酸和氢氧化钾1:1反应,所以物质的量相同,则样品中苯甲酸质量分数=
2.5×10 -3mol×4×122g/mol |
1.4g |
故答案为:87.1%.
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