Question

苯甲酸廣泛應用于制藥和化工行業，某同學嘗試用甲苯的氧化反應制備苯甲酸，反應原理：

實驗方法：一定量的甲苯和KMnO₄溶液在100℃反應一段時間后停止反應，按如下流程分離出苯甲酸和回收未反應的甲苯。

已知：苯甲酸分子量122，熔點122.4℃，在25℃和95℃時溶解度分別為0.3 g和6.9 g；純凈固體有機物都有固定熔點。
（1）操作Ⅰ為            ，操作Ⅱ為               。
（2）無色液體A是           ，定性檢驗A的試劑是              ，現象是        
                                                                      。
（3）測定白色固體B的熔點，發現其在115℃開始熔化，達到130℃時仍有少量不熔，該同學推測白色固體B是苯甲酸與KCl的混合物，設計了如下方案進行提純和檢驗，實驗結果表明推測正確。請在答題卡上完成表中內容。

序號	實驗方案	實驗現象	結論
	將白色固體B加入水中，加熱溶 解，	得到白色晶體和無色溶液	-----------------
②	取少量濾液于試管中，	生成白色沉淀	濾液含Cl—
③	干燥白色晶體，		白色晶體是苯甲酸

（4）純度測定：稱取1.220g產品，配成100ml甲醇溶液，移取25.00ml溶液，滴定，消耗KOH的物質的量為2.40×10^—3mol，產品中苯甲酸質量分數的計算表達式為                   ，計算結果為                   （保留二位有效數字）。

Answer 1

（1）分液，蒸餾    （2）甲苯，酸性KMnO₄溶液，紫色溶液褪色。
（3）

序號	實驗方案	實驗現象	結論
①	將白色固體B加入水中，加熱，溶解，  冷卻、過濾	得到白色晶體和無色溶液	----------
②	取少量濾液于試管中，滴入適量的硝酸酸化的AgNO3溶液	生成白色沉淀	濾液含有Cl-
③	干燥白色晶體， 加熱使其融化，測其熔點；	熔點為122.4℃	白色晶體是苯甲酸

 
（4） [(2.40×10^-3×122×4)/1.22]×100%；  96%

整個流程大致過程為：反應后的苯甲酸鉀和未反應的甲苯通過分液，分為有機相和水相，有機相成分主要是甲苯，水相主要是苯甲酸鉀；有機相通過無水硫酸鈉部分水后，再用蒸餾的辦法，蒸出甲苯，而有機相苯甲酸鉀通過鹽酸酸化變為苯甲酸，通過蒸發濃縮，多余濃鹽酸揮發，冷卻過濾，苯甲酸鉀即為題目白色固體物質，因此（1）為分液、蒸餾；（2）有側鏈的苯環能使高錳酸鉀褪色，所以檢驗甲苯可以用酸性KMnO₄溶液，在此題中若看到酸性KMnO₄溶液褪色，即證明有甲苯（3）檢驗KCl的存在檢驗Cl-離子就好，用硝酸鹽溶液；根據表格提示，苯甲酸的存在檢測熔點，有機物一般熔點較低（4）苯甲酸與KOH按一比一反應，因此25ml苯甲酸的物質量為2.40×10^—3mol，100ml為2.40×10^—3×4（mol），總的苯甲酸質量為2.40×10^—3×4×122（g），因此質量分數為[(2.40×10^-3×122×4)/1.22]×100% = 96%。
【考點定位】有機實驗設計與探究