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某实验小组用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:实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液(即混酸)共40mL;②在三颈瓶中加入13g甲苯
题目详情
某实验小组用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:

实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液(即混酸)共40mL;
②在三颈瓶中加入13g甲苯(易挥发),按图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈瓶中加入混酸;
④控制温度约为50℃-55℃,反应大约10min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共15g.
相关物质的性质如下:
(1)仪器A的名称是___.
(2)配制混酸的方法是___.
(3)若实验后在三颈瓶中收集的产物较少,可能的原因是:___.
(4)本实验采用水浴加热,水浴加热的优点是___.
(5)分离反应后产物的方案如下:
混合液
操作1的名称是___,操作2中不需要用到下列仪器中的___.(填序号)
a.冷凝管
b.酒精灯
c.温度计
d.分液漏斗
e.蒸发皿
(6)本实验中邻、对硝基甲苯的产率为___(结果保留小数点后一位数字).

反应原理:

实验步骤:①浓硫酸与浓硝酸按体积比1:3配制混合溶液(即混酸)共40mL;
②在三颈瓶中加入13g甲苯(易挥发),按图所示装好药品和其他仪器;
③向三颈瓶中加入混酸;
④控制温度约为50℃-55℃,反应大约10min,三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯,经提纯最终得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯共15g.
相关物质的性质如下:
| 密度/g•cm-3 | 沸点/℃ | 溶解性 | |
| 甲苯 | 0.866 | 110.6 | 不溶于水 |
| 对硝基甲苯 | 1.286 | 237.7 | 不溶于水,易溶于液态烃 |
| 邻硝基甲苯 | 1.162 | 222 | 不溶于水,易溶于液态烃 |
(2)配制混酸的方法是___.
(3)若实验后在三颈瓶中收集的产物较少,可能的原因是:___.
(4)本实验采用水浴加热,水浴加热的优点是___.
(5)分离反应后产物的方案如下:
混合液
| 操作1 |
| |
| |
|
操作1的名称是___,操作2中不需要用到下列仪器中的___.(填序号)
a.冷凝管
b.酒精灯
c.温度计
d.分液漏斗
e.蒸发皿
(6)本实验中邻、对硝基甲苯的产率为___(结果保留小数点后一位数字).
▼优质解答
答案和解析
(1)根据图示可知仪器A是分液漏斗,
故答案为:分液漏斗;
(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30 mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁(或玻璃棒)缓缓注入烧杯并不断搅拌,
故答案为:量取30 mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁(或玻璃棒)缓缓注入烧杯并不断搅拌;
(3)造成产率第的原因有多种,因为该反应的温度是反应的关键,若温度过高,造成副产物较多;或易挥发的硝酸、甲苯未及时回流,造成反应物的转化率较低,
故答案为:温混酸未冷却加入三颈瓶(或水浴温度过高)导致反应温度过高而产生大量副产物或冷凝效果不佳导致浓硝酸、甲苯等反应物挥发而降低一硝基甲苯产率;
(4)水浴加热的特点是受热均匀、易于控制温度,
故答案为:受热均匀、易于控制温度;
(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,蒸馏用到所提供仪器中的分别是:酒精灯、温度计、冷凝管,用不到的是分液漏斗、蒸发皿,故选de,
故答案为:分液;de;
(5)根椐方程式,一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯,则92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯.那么13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是:
=19.35g,
所以一硝基苯的产量为:
×100%=77.5%;
故答案为:77.5%.
故答案为:分液漏斗;
(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30 mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁(或玻璃棒)缓缓注入烧杯并不断搅拌,
故答案为:量取30 mL浓硝酸倒入烧杯中,再量取10 mL浓硫酸沿烧杯内壁(或玻璃棒)缓缓注入烧杯并不断搅拌;
(3)造成产率第的原因有多种,因为该反应的温度是反应的关键,若温度过高,造成副产物较多;或易挥发的硝酸、甲苯未及时回流,造成反应物的转化率较低,
故答案为:温混酸未冷却加入三颈瓶(或水浴温度过高)导致反应温度过高而产生大量副产物或冷凝效果不佳导致浓硝酸、甲苯等反应物挥发而降低一硝基甲苯产率;
(4)水浴加热的特点是受热均匀、易于控制温度,
故答案为:受热均匀、易于控制温度;
(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,蒸馏用到所提供仪器中的分别是:酒精灯、温度计、冷凝管,用不到的是分液漏斗、蒸发皿,故选de,
故答案为:分液;de;
(5)根椐方程式,一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯,则92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯.那么13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是:
| 13×137 |
| 92 |
所以一硝基苯的产量为:
| 15 |
| 19.35 |
故答案为:77.5%.
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