Question

1．已知：2-硝基-1，3-苯二酚是桔黄色固体，易溶于水、溶液呈酸性，沸点为88℃，是重要的医药中间体．实验室常以间苯二酚为原料分以下三步合成：

具体实验步骤如下：
①磺化：称取5.5g碾成粉状的间苯二酚放入烧杯中，慢慢加入浓硫酸并不断搅拌，控制温度为60℃～65℃约15min．
②硝化：将烧杯置于冷水中冷却后加入混酸，控制温度（25±5）℃左右继续搅拌15min．
③蒸馏：将反应混合物移入圆底烧瓶B中，小心加入适量的水稀释，再加入约0.1g尿素，然后用如下图所示装置进行水蒸气蒸馏；将馏出液冷却后再加入乙醇-水混合剂重结晶．根据以上知识回答下列问题：

（1）实验中设计I、Ⅲ两步的目的是避免副产物的产生．
（2）烧瓶A中玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故、又能防止压强过小引起倒吸．
（3）步骤②的温度应严格控制不超过30℃，原因是度较高时硝酸易分解（酚易氧化），产率过低．
（4）步骤③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量杂质，可用少量乙醇-水混合剂洗涤．请设计简单的证明2-硝基-1，3-苯二酚已经洗涤干净取少量洗涤液，滴加BaCl₂溶液，若无沉淀产生，证明已经洗涤干净．
（5）本实验最终获得1.0g桔黄色固体，则2-硝基-1，3-苯二酚的产率约为12.9%．

Answer 1

分析 （1）间苯二酚直接与硝酸、硫酸的混合溶液在加热条件下，磺酸基能取代苯环上羟基邻对位的氢，而产生副产物；
（2）烧瓶A中玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故、又能在A装置中冷却时，防止B装置处引起倒吸；
（3）步骤②中在温度较高时，硝酸会分解，同时酚在高温时容易被氧化；
（4）步骤③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量杂质中含有硫酸根离子，证明2-硝基-1，3-苯二酚是否洗涤干净，可以通过检验洗涤滤液中是否含有硫酸根离子判断；
（5）根据产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算；

解答 解：（1）间苯二酚直接与硝酸、硫酸的混合溶液在加热条件下，磺酸基能取代苯环上羟基邻对位的氢，而产生副产物，所以设计I、Ⅲ两步避免副产物的产生，
故答案为：避免副产物的产生；
（2）烧瓶A中玻璃管起稳压作用，既能防止装置中压强过大引起事故、又能在A装置中冷却时，防止B装置处防止压强过小引起倒吸，
故答案为：防止压强过小引起倒吸；
（3）步骤②中在温度较高时，硝酸会分解，同时酚在高温时容易被氧化，导致产率过低，所以温度应严格控制不超过30℃，
故答案为：度较高时硝酸易分解（酚易氧化），产率过低；
（4）步骤③所得2-硝基-1，3-苯二酚中仍含少量杂质中含有硫酸根离子，证明2-硝基-1，3-苯二酚已经洗涤干净的操作为取少量洗涤液，滴加BaCl₂溶液，若无沉淀产生，证明已经洗涤干净，
故答案为：取少量洗涤液，滴加BaCl₂溶液，若无沉淀产生，证明已经洗涤干净；
（5）5.5g间苯二酚的物质的量为0.05mol，根据元素守恒可知，生成的2-硝基-1，3-苯二酚的质量为0.05mol×155g/mol=7.75g，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{1.0}{7.75}$×100%=12.9%，
故答案为：12.9%．

点评 本题考查有机物合成实验、物质的分离与洗涤等基本操作、对实验装置的分析评价等，较好的考查学生对数据的应用、阅读获取信息的能力以及知识迁移应用，难度中等．