Question

2．硝基苯是医药和染料的中间体，还是有机溶剂．反应流程、装置如下．

制备硝基苯时还可能发生下列副反应：

有关数据如下表

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度（20℃）/g•cm-3	水溶性
苯	5.5	80	0.88	微溶
硝基苯	5.7	210.9	1.205	难溶
1，3-二硝基苯	89	301	1.57	微溶

（1）制备硝基苯的反应式C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{浓硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
（2）步骤①配置混酸：取100 mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配置混合酸，操作是：在烧杯中先加入18mL浓硝酸，再沿烧杯壁注入20mL浓硫酸，并不断搅拌、冷却；把配好的混合酸加入恒压漏斗中；最后在三颈烧瓶中加入18mL苯．
（3）在室温下向三颈瓶中的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混合均匀、加热．上图中的加热方式称为水浴加热；反应温度控制在50～60℃的原因是减少（或防止）副反应发生或减少硝酸分解．
硝基苯的提纯步骤为：

（4）步骤⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和现象是混合物倒入蒸馏水中，液体分为三层．
（5）验证步骤⑥中液体已洗净的操作和现象是：取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙溶液，有白色沉淀生成，说明洗涤干净；为了得到更纯净的硝基苯，还须向液体中加入无水CaCl₂除去水，然后蒸馏（填操作名称）．
（6）设计实验证明“粗产品2”中含二硝基苯测定粗产品的密度大于1.205g•cm^-3．
（7）用铁粉、稀盐酸与硝基苯（用Ph-NO₂表示）反应可生成染料中间体苯胺（Ph-NH₂），其反应的化学方程式为Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）苯与浓硝酸在浓硫酸、50～60℃条件下制备硝基苯；
（2）浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，如将浓硝酸加入浓硫酸中，硝酸的密度小于浓硫酸，可能为导致液体迸溅；
（3）反应在50℃～60℃下进行，利用水浴加热控制；温度过高会发生副反应，苯易挥发、硝酸易分解，温度过低反应速率较慢；
（4）混合物倒入蒸馏水中，液体分为三层，生成为苯、中层为水溶液、下层为硝基苯；
（5）步骤⑥是用碳酸钠溶液洗涤酸，若洗涤干净，最后洗涤液中含有碳酸钠，用氯化钙反应检验最后次洗涤液是否含有碳酸根离子；利用蒸馏的方法分离得到更纯的硝基苯；
（6）测定粗产品的密度或熔点判断；
（7）铁粉、稀盐酸与硝基苯反应可生成苯胺，硝基被还原，Fe粉氧化生成氯化亚铁，由元素守恒可知还生成水．

解答 解：（1）制备硝基苯的反应为：C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{浓硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
故答案为：C₆H₆+HNO₃$→_{50-60℃}^{浓硫酸}$C₆H₅NO₂+H₂O；
（2）浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，如将浓硝酸加入浓硫酸中，硝酸的密度小于浓硫酸，可能为导致液体迸溅，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸，操作是：在烧杯中先加入18mL浓硝酸，再沿烧杯壁注入20mL浓硫酸，并不断搅拌、冷却，
故答案为：18mL浓硝酸；沿烧杯壁注入20mL浓硫酸；
（3）反应在50℃～60℃下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热控制，偏于可知温度，受热均匀；
温度过高会发生副反应，且苯易挥发、硝酸易分解，温度过低反应速率较慢，控制温度：防止副反应反应等，
故答案为：水浴加热；减少（或防止）副反应发生或减少硝酸分解；
（4）步骤⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和现象是：混合物倒入蒸馏水中，液体分为三层，其中生成为苯、中层为水溶液、下层为硝基苯，
故答案为：混合物倒入蒸馏水中，液体分为三层；
（5）步骤⑥是用碳酸钠溶液洗涤酸，若洗涤干净，最后洗涤液中含有碳酸钠，取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙溶液，有白色沉淀生成，说明洗涤干净；
为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入无水CaCl₂除去水，然后用蒸馏的方法分离，
故答案为：向溶液中加入氯化钙溶液，有白色沉淀生成，说明洗涤干净；蒸馏；
（6）测定粗产品的密度大于1.205g•cm^-3，说明“粗产品中2”中含二硝基苯，
故答案为：测定粗产品的密度大于1.205g•cm^-3；
（7）铁粉、稀盐酸与硝基苯反应可生成苯胺，硝基被还原，Fe粉氧化生成氯化亚铁，由元素守恒可知还生成水，反应方程式为：Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O，
故答案为：Ph-NO₂+3Fe+6HCl→Ph-NH₂+3FeCl₂+2H₂O．

点评 本题考查有机物制备实验，涉及对装置及操作的分析评价、物质的分离提纯、实验基本操作、对数据信息的运用等，难度中等，注意操作规范性及仪器作用、渗透安全意识．