Question

11．苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業(yè)，某興趣小組同學利用高錳酸鉀氧化甲苯制備苯甲酸
（KMnO₄中性條件下還原產物為MnO₂，酸性條件下為Mn²⁺）

已知：苯甲酸相對分子量122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g．
實驗流程：
①往裝置A中加入2.7mL（2.3g）甲苯和125mL水，然后分批次加入8.5g稍過量的KMnO₄固體，控制反應溫度約在100℃，當甲苯層近乎消失，回流不再出現油珠時，停止加熱．
②將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加入濃鹽酸，經操作I得白色較干燥粗產品．
③純度測定：稱取1.220g白色樣品，配成100mL苯甲酸溶液，取25.00mL溶液，用0.1000mol/L KOH標準溶液滴定，重復滴定四次，每次消耗的體積如表所示．

	第一次	第二次	第三次	第四次
體積（mL）	24.00	24.10	22.40	23.90

請回答：
（1）裝置A的名稱三頸燒瓶．若不用溫度計，本實驗控制反應溫度的措施為沸水浴加熱．
（2）白色粗產品中除了KCl外，其他可能的無機雜質為MnCl₂．
（3）操作②中趁熱過濾的目的是防止苯甲酸結晶析出，減少其損失，操作I的名稱過濾、干燥．
（4）步驟③中用到的定量儀器有分析天平，100mL容量瓶，50mL酸式、堿式滴定管．
（5）樣品中苯甲酸純度為96.00%．
（6）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視則測定結果將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據常用儀器的名稱來解答；本實驗控制反應溫度約在100℃，可以采用水浴加熱；
（2）實驗使用了KMnO₄做氧化劑，白色粗產品中除了KCl外，還有MnCl₂；
（3）苯甲酸在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g，操作②是要獲得苯甲酸溶液，要盡量減小苯甲酸的損失，從混合液中得到沉淀一般采用過濾、干燥；
（4）步驟③中涉及一定物質的量濃度溶液的配制；
（5）第三次數據與其它數據差別較大舍去，平均消耗體積為24.00mL，求出KOH的物質的量，根據反應方程式中物質之間量的關系求出苯甲酸的物質的量，再求轉化率和質量分數；
（6）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視，兩次度數距離偏小，測定結果也偏小．

解答 解：（1）由實驗裝置圖可知A為三頸燒瓶；本實驗控制反應溫度約在100℃，可以采用水浴加熱，而且要沸水加熱，
故答案為：三頸燒瓶；沸水浴加熱；
（2）實驗使用了KMnO₄做氧化劑，KMnO₄中性條件下還原產物為MnO₂，同時還生成KOH，再加濃鹽酸，除了生成苯甲酸，還有KCl和MnCl₂生成，所以可能的無機雜質為為KCl和MnCl₂；
故答案為：MnCl₂；
（3）苯甲酸在25℃和95℃時溶解度分別為0.3g和6.9g，操作②是要獲得苯甲酸溶液，要盡量減小苯甲酸的損失，所以過濾時要趁熱，防止苯甲酸結晶析出，減少其損失，將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣，合并濾液與洗滌液，冷卻后加入濃鹽酸，生成的苯甲酸溶解度較小，以晶體的形式析出，從混合液中得到沉淀一般采用過濾、干燥；
故答案為：防止苯甲酸結晶析出，減少其損失；過濾、干燥；
（4）步驟③中涉及配制100mL苯甲酸溶液，需要定量儀器100mL容量瓶，故答案為：100mL容量瓶；
（5）第三次數據與其它數據差別較大舍去，平均消耗體積為$\frac{24.00+24.10+23.90}{3}$=24.00mL，則消耗的KOH的物質的量為0.1000mol/L×0.02400L=0.002400mol，苯甲酸（）中含有一個羧基，與氫氧化鉀等物質的量恰好反應，則苯甲酸的物質的量為0.002400mol；晶體中苯甲酸的總物質的量為0.002400mol×$\frac{100ml}{25ml}$=0.009600mol，則樣品中苯甲酸純度為$\frac{0.009600mol×122g/mol}{1.220g}$×100%=96.00%；
故答案為：96.00%；
（6）滴定操作中，如果對裝有KOH標準溶液的滴定管讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視，兩次度數距離偏小，即氫氧化鉀的體積偏小，則消耗的氫氧化鉀的物質的量偏小，求出的苯甲酸的物質的量偏小，所以苯甲酸的質量和質量分數也偏小，故答案為：偏小．

點評 本題考查了苯甲酸的制備實驗方案設計，側重于制備實驗操作、物質的分離提純、數據的處理和計算、滴定原理的應用等知識點的考查，清楚制備的原理是解答的關鍵，題目難度中等．