Question

17．異丙苯 （）氧化法是工業生產苯酚和丙酮最主要的方法．其反應和流程如下：
氧化：+O→（異丙苯過氧氫）
分解：$→_{50-60℃}^{H+}$（丙嗣）

物質	丙酮	苯酚	異丙苯
密度（g/mL）	0.7898	1.0722	0.8640
沸點/°C	56.5	182	153

已知：
完成下列填空：
（1）X物質是氧氣（或空氣）；Y物質是異丙苯．
（2）濃硫酸的作用是催化劑，其優點是用量少，可能的缺點是濃硫酸會使有機物發生脫水等副反應（濃硫酸與有機物混合放出大量熱，使反應溫度過高，不利于反應進行；或濃硫酸會腐蝕設備等）（寫一條）．
（3）Z物質最適宜選擇c（選填編號）．
a．NaOH        b．Na₂CO₃       c．NaHCO₃      d．CaCO₃
（4）步驟⑥分餾，工業上在分餾塔中進行，如圖，產品T是丙酮，
請說明理由丙酮的沸點低．廢水中苯酚的含量，可根據苯酚與溴水的反應，用以下方法測定：
①把20.00mL廢水、20mLKBrO₃和KBr混合溶液[其中：
c（KBrO₃）=0.0100mol/L，c（KBr）=0.0600mol/L]置于錐形瓶中，再加入10mL6mol/L的鹽酸，迅速蓋好蓋子，搖動錐形瓶．
②充分反應后，稍松開瓶塞，從瓶塞和瓶壁間縫隙迅速加入10%KI溶液10mL（過量），迅速加蓋，充分搖勻．加入少許淀粉溶液．
③用0.0250mol/LNa₂S₂O₃標準溶液滴定至終點．用去Na₂S₂O₃溶液22.48mL．
（5）已知：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺→3Br₂+3H₂O；寫出苯酚與濃溴水反應的化學方程式；第1加鹽酸、第②步加KI溶液，要迅速蓋好蓋子的原因是溴易揮發．
（6）已知：I₂+2Na₂S₂O₃→2NaI+Na₂S₄O₆；滴定終點的現象是由藍色變為無色（或白色渾濁）且半分鐘內不變色；該廢水中苯酚的濃度是0.0053mol/L（保留4位小數）．

Answer 1

分析 用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮，由給予的反應信息，異丙苯與氧氣在反應器①中發生氧化反應生成，在②中蒸發分離出，未反應的異丙苯進行循環利用，在③中在濃硫酸作催化劑條件下分解得到、，在④中加入Z，目的是中和硫酸，且不能與苯酚反應，可以是碳酸氫鈉，然后⑤中水洗滌，再經過⑥分餾得丙酮、苯酚，據此答題．

解答 解：用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮，由給予的反應信息，異丙苯與氧氣在反應器①中發生氧化反應生成，在②中蒸發分離出，未反應的異丙苯進行循環利用，在③中在濃硫酸作催化劑條件下分解得到、，在④中加入Z，目的是中和硫酸，且不能與苯酚反應，可以是碳酸氫鈉，然后⑤中水洗滌，再經過⑥分餾得丙酮、苯酚，
（1）根據上面的分析可知，X物質是 氧氣（或空氣）；Y物質是 異丙苯，
故答案為：氧氣（或空氣）；異丙苯；
（2）在③中在濃硫酸作催化劑條件下分解得到、，所以濃硫酸的作用是 催化劑，其優點是用量少，可能的缺點是 濃硫酸會使有機物發生脫水等副反應（濃硫酸與有機物混合放出大量熱，使反應溫度過高，不利于反應進行；或濃硫酸會腐蝕設備等），
故答案為：催化劑；濃硫酸會使有機物發生脫水等副反應（濃硫酸與有機物混合放出大量熱，使反應溫度過高，不利于反應進行；或濃硫酸會腐蝕設備等）；
（3）根據上面的分析可知，Z可以是碳酸氫鈉，故選c；
（4）步驟⑥分餾中，由于丙酮的沸點低于苯酚，則T為丙酮、P為苯酚，
故答案為：丙酮； 丙酮的沸點低；
（5）苯酚與濃溴水反應的化學方程式為，由于溴易揮發，所以第1加鹽酸、第②步加KI溶液，要迅速蓋好蓋子，防止溴揮發，
故答案為：；溴易揮發；
（6）溶液中有淀粉，當達到滴定終點時，碘反應完全，所以滴定終點的現象是 由藍色變為無色（或白色渾濁）且半分鐘內不變色；
20mLKBrO₃和KBr混合溶液[其中：c（KBrO₃）=0.0100mol/L，c（KBr）=0.0600mol/L]置于錐形瓶中，再加入10mL6mol/L的鹽酸，根據方程式BrO₃^-+5Br^-+6H⁺→3Br₂+3H₂O可知，生成的溴的物質的量為3×0.0100mol/L×0.02L=6×10^-4 mol，根據反應I₂+2Na₂S₂O₃→2NaI+Na₂S₄O₆可知，由溴與碘化鉀反應生成的碘的物質的量為0.0250mol/L×0.02248L×$\frac{1}{2}$=2.81×10^-4 mol，所以與苯酚反應的溴的物質的量為6×10^-4 mol-2.81×10^-4 mol=3.19×10^-4 mol，根據反應可知，苯酚的物質的量為3.19×10^-4 mol×$\frac{1}{3}$=1.06×10^-4 mol，所以廢水中苯酚的濃度是$\frac{1.06×1{0}^{-4}mol}{0.02L}$=0.0053mol/L，
故答案為：由藍色變為無色（或白色渾濁）且半分鐘內不變色；0.0053．

點評 本題考查有機物的制備實驗方案，涉及對化學工藝流程、裝置及試劑的分析評價等，關鍵是根據實驗目的與給予的反應信息理解工藝流程原理，是對學生綜合能力的考查，難度中等．