Question

【題目】苯甲酸(C6H5COOH式量：122，熔點122．4℃，密度為1.2659g·cm-3)是一種一元有機弱酸，微溶于水易溶于乙醇。實驗室中由甲苯(式量：92，密度為0.8669 g·cm-3)制備苯甲酸的實驗如下：

第一步：將18.4g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液置于如圖的三頸瓶中，加熱保持反應物溶液溫度在90℃左右至反應結束。

第二步：將反應后混合液過濾，濾液用濃鹽酸酸化，抽濾得粗產品。

第三步：粗產品用水洗滌2到3次，干燥稱量得固體23.4g。

請回答下列問題：

(1)儀器甲的名稱為_________________。

(2)第一步發生反應的化學方程式為____________________________。

(3)第二步中抽濾的優點是____________________________________。

(4)第三步證明洗滌干凈的方法是_________________________________；

干燥的最佳方法是________ (填代號)

a.空氣中自然風干b．沸水浴上干燥c．直接加熱干燥

(5)由以上數據知苯甲酸的產率為_____________。

(6)某學生為測定苯甲酸的電離平衡常數設計實驗如下：常溫下，將a mol苯甲酸和b mol KOH混合加水形成2L溶液，測得溶液的pH=7，請用含a、b的代數式表示出苯甲酸的Ka=____________，該溶液中的離子濃度大小關系為____________________。

Answer 1

【答案】 溫度計 5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO4→5C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O 過濾速度快，得到的固體水分少 取最后一次的洗滌液中滴加硝酸銀溶液，若無沉徒生成，則說明沉淀洗滌干凈了 b 96％或9-9% b×10-7/(a-b) c(K+)=c(C6H5COO-)>c(H+)=c(OH-)

【解析】(1)根據儀器構造可知儀器甲的名稱為溫度計。(2)第一步發生的反應是甲苯被氧化物苯甲酸，反應的化學方程式為5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO4→5C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O。(3)第二步中抽濾的優點是過濾速度快，得到的固體水分少。(4)由于第二步中用濃鹽酸酸性，因此可以通過檢驗氯離子來判斷第三步證明洗滌是否干凈，方法是取最后一次的洗滌液中滴加硝酸銀溶液，若無沉徒生成，則說明沉淀洗滌干凈了；苯甲酸的熔點超過100℃，為了加快干燥過程，減少損耗，干燥的最佳方法是沸水浴上干燥，答案選b；(5) 18.4g甲苯的物質的量是0.2mol，理論上生成苯甲酸是0.2mol，質量是0.2mol×122g/mol＝24.4g，因此苯甲酸的產率為23.4g/24.4g×100%＝96%。(6)根據物料守恒可知溶液中c(C6H5COO-)＋c(C6H5COOH)＝0.5a，苯甲酸鉀是bmol，則c(C6H5COO-)＝0.5bmol，所以苯甲酸的Ka=＝b×10-7/(a-b)；

根據電荷守恒可知該溶液中的離子濃度大小關系為c(K+)=c(C6H5COO-)>c(H+)=c(OH-)。