Question

現(xiàn)有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液，某同學設計方案分離三種物質(zhì)，并檢驗其中的某些離子和物質(zhì)。
已知：（1）酸性強弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－  （2）部分物理參數(shù)如下：

	密度 （g·mL－1）	熔點 （℃）	沸點 （℃）	溶解性
苯甲酸	1．2659	122．13℃	249℃	微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑
苯酚	1．07	40．6	181．9	易溶于乙醇、乙醚，65℃以上能與水互溶
乙醇	0．79	-114．3 °C	78．5	與水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多數(shù)有機溶劑

 
供選擇試劑：10%氫氧化鈉溶液、0.1mol/L鹽酸、0.1mol/LNa₂CO₃、0.1mol/L NaHCO₃、濃溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl₃、0.1mol/L BaCl₂、CO₂、0.1mol/L溴水、澄清石灰水
（1）分離物質(zhì)流程如下：

①物質(zhì)C是_____________，操作IV是_____________。
②操作III發(fā)生的主要化學反應方程式_________________  _______________________________。
③混合液2中加入生石灰的原因是_______。
（2）該同學檢驗混合液1中是否含有苯酚和NaHCO₃，以證明酸性的強弱。

實驗步驟	現(xiàn)象和結論
①取少量混合液1于試管，滴加________________________， 振蕩，靜置
②取少量步驟①上層清夜于試管，滴加__________________ ____________________________________________________	澄清石灰水變渾濁 說明混合液1含有HCO3－
③另取少量混合液1于試管，滴加___________________，振蕩	_________________________， 說明混合液1不含有酚羥基

 
（3）稱取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固體溶于足量乙醇中，滴加足量飽和NaHCO₃溶液，測得放出的CO₂（標準狀況下，不考慮CO₂溶于水）為33.6mL ，則苯甲酸的質(zhì)量分數(shù)為_________________________（只列式，不計算），結果為________。（結果保留1位小數(shù)）（苯甲酸的相對分子質(zhì)量為122，苯酚相對分子質(zhì)量為94）

Answer 1

（17分）
①CO₂  （2分）     過濾（2分）
②（2分）
③生石灰與混合液2中的水反應，生成氫氧化鈣溶液，便于乙醇從混合物中蒸餾出來（意思相同也得分）（2分）
（2）

實驗步驟	現(xiàn)象和結論
①取一定量試樣于試管，加入足量0．1mol/L BaCl2(1分)，
②取少量步驟①上層清夜于試管，滴加足量的 0．1mol/L鹽酸， 再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中(2分)
②另取少量試樣于試管，滴加少量0．1mol/L  FeCl3溶液(1分)，（或者少量濃溴水），振蕩	溶液不顯紫色（或不出現(xiàn)白色的沉淀）(1分)，

 
（3）    （2分）  9．2%（2分）

解析試題分析：（1）①由于酸性強弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－，則苯甲酸和苯酚的乙醇溶液與碳酸鈉混合時，苯甲酸與碳酸鈉反應，生成苯甲酸鈉、二氧化碳和水，苯酚與碳酸鈉反應生成苯酚鈉和碳酸氫鈉，而乙醇與碳酸鈉都不反應；讀圖可得，混合液1的主要成分是苯甲酸鈉、苯酚鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉等物質(zhì)，混合液2的主要成分是乙醇等物質(zhì)；根據(jù)酸性強弱順序，則物質(zhì)C是碳酸或二氧化碳氣體，苯酚鈉與碳酸或二氧化碳和水發(fā)生復分解反應，生成苯酚、碳酸氫鈉，而苯甲酸鈉與碳酸或二氧化碳和水不反應，則混合液3的主要成分是苯甲酸鈉和碳酸氫鈉等物質(zhì)；物質(zhì)D是鹽酸或HCl，鹽酸與苯甲酸鈉發(fā)生復分解反應，生成苯甲酸和氯化鈉，鹽酸與碳酸氫鈉發(fā)生復分解反應，生成氯化鈉、二氧化碳氣體和水；由于苯甲酸微溶于水，則鹽酸與苯甲酸鈉反應容易形成苯甲酸的過飽和溶液時，可以析出苯甲酸晶體，從溶液中分離出苯甲酸晶體的操作IV是過濾；②略；③生石灰為氧化鈣，CaO是堿性氧化物，容易與水反應，生成溶沸點較高的氫氧化鈣，而乙醇與氧化鈣不反應，且乙醇的溶沸點較低，蒸餾時乙醇容易從混合物中分離；（2）由于碳酸鈉過量，則混合液1中可能含有苯甲酸鈉、苯酚鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉等物質(zhì)，其中碳酸鈉能干擾碳酸氫鈉的檢驗，因此步驟①應先取樣，再加入過量0.1mol/L BaCl₂，振蕩，靜置，將碳酸根離子完全沉淀為碳酸鋇，排除碳酸根離子對碳酸氫根離子的干擾；根據(jù)步驟②中現(xiàn)象和結論逆推，由于碳酸氫根離子在強酸作用下可以變?yōu)槎�氧化碳氣體，說明向步驟①的上層清液中滴加足量0.1mol/L鹽酸，再將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，說明溶液1中含有碳酸氫根離子；由于步驟2中加入過量鹽酸可以將苯酚鈉轉變?yōu)楸椒樱�因此步驟③需要另取混合液1，由于苯酚遇氯化鐵溶液顯紫色，苯酚鈉遇氯化鐵溶液不變色，苯酚遇濃溴水反應生成白色沉淀，苯酚鈉遇濃溴水不能產(chǎn)生白色沉淀，因此向樣品中加入0.1mol/L FeCl₃或濃溴水，振蕩，溶液不顯紫色（或不出現(xiàn)白色的沉淀），說明混合液1不含有酚羥基或苯酚；（3）先求二氧化碳的物質(zhì)的量（33.6×10^－3/22.4mol），再根據(jù)苯甲酸與飽和碳酸氫鈉溶液反應中苯甲酸與二氧化碳的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比求苯甲酸的物質(zhì)的量（33.6×10^－3/22.4mol），然后根據(jù)摩爾質(zhì)量求苯甲酸的質(zhì)量（33.6×10^－3/22.4mol×122g/mol），最后根據(jù)混合固體的質(zhì)量求苯甲酸的質(zhì)量分數(shù)，即[33.6×10^－3/22.4mol×122g/mol]÷2.0g×100%=9.15%≈9.2%。
考點：考查探究實驗及化學計算，涉及分離流程圖、復分解反應、除雜試劑的確定、混合物分離和提純、分離提純關鍵步驟的化學方程式、解釋除雜試劑的作用、設計實驗方案除去碳酸氫鈉中混有的碳酸鈉、設計實驗方案檢驗碳酸氫鈉的存在、設計實驗方案檢驗苯酚是否存在、氣體體積、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量在化學方程式中的應用、摩爾質(zhì)量、苯甲酸的質(zhì)量和純度計算、有效數(shù)字的處理等。