Question

8．硝基苯是重要的精细化工原料，是医药和染料的中间体，还可做有机溶剂．制备硝基苯的过程如下：
①配制混酸：组装如图反应装置．取100 mL烧杯，用20 mL浓硫酸与浓硝酸18 mL配制混和酸，加入漏斗中．把18 mL苯加入三颈烧瓶中．
②向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混和均匀．
③在50-60℃下发生反应，直至反应结束．
④除去混和酸后，粗产品依次用蒸馏水和10%Na₂CO₃溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品．
已知（1）+HNO₃（浓）$→_{98%浓H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O

（2）可能用到的有关数据列表如下

物质	熔点/℃	沸点/℃	密度（20℃）/g•cm-3	溶解性
苯	5.5	80	0.88	微溶于水
硝基苯	5.7	210.9	1.205	难溶于水
1，3-二硝基苯	89	301	1.57	微溶于水
浓硝酸		83	1.4	易溶于水
浓硫酸		338	1.84	易溶于水

请回答下列问题：
（1）配置混酸应先在烧杯中先加入浓硝酸．
（2）恒压滴液漏斗的优点是可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下．
（3）实验装置中长玻璃管可用冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）代替（填仪器名称）．
（4）反应结束后产品在液体的下层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作方法为分液．
（5）用10%Na₂CO₃溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净？取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净．
（6）为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入氯化钙除去水，然后蒸馏，最终得到17.5g硝基苯，则硝基苯的产率为70%（保留两位有效数字）．若加热后，发现未加沸石，应采取的操作是停止加热，待冷却后加入．

Answer 1

分析 （1）将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，如果将浓硝酸加到浓硫酸中可能发生液体飞溅的情况；
（2）恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强，使氨水顺利滴下；
（3）苯、浓硝酸沸点低，易挥发，长玻璃管能冷凝回流挥发的苯、浓硝酸，据此选择替代仪器；
（4）具有苦杏仁味的硝基苯的密度比水大，分离互不相溶的液态，采取分液操作；
（5）反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，需要除去，用10%Na₂CO₃溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤，未洗净晶体表面含有碳酸根离子，检验最后一次洗涤液即可；
（6）要得到纯净的硝基苯，粗产品依次用蒸馏水、10%Na₂CO₃溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤，最后用无水CaCl₂干燥、蒸馏，从而得到纯硝基苯；由于18 mL苯的密度为0.88g•cm^-3，故其质量为18×0.88=15.84g，根据反应+HNO₃（浓）$→_{98%浓H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O进行计算硝基苯的质量，再计算产率；给液体加热加入沸石可以防止瀑沸，若加热后发现未加沸石，应冷却后补加．

解答 解：（1）浓硫酸密度大于浓硝酸，应将浓硝酸倒入烧杯中，浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入，并不断搅拌，如果将浓硝酸加到浓硫酸中可能发生液体飞溅，
故答案为：浓硝酸；
（2）和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下，
故答案为：可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下；
（3）长玻璃管作用是导气、冷凝回流，该实验中可以冷凝回流挥发的浓硝酸以及苯使之充分反应，减少反应物的损失，提高转化率，可用冷凝管或球形冷凝管或直行冷凝管替代，
故答案为：冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）；
（4）硝基苯是油状液体，与水不互溶，密度比水大，在下层，分离互不相溶的液态，采取分液操作，
故答案为：下；分液；
（5）反应得到粗产品中有残留的硝酸及硫酸，用10%Na₂CO₃溶液洗涤除去粗产品中残留的酸，之后再用蒸馏水洗涤，如果晶体未洗净含有碳酸根离子，取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净，
故答案为：取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，无沉淀生成，说明已洗净；
（6）用蒸馏水洗涤，硝基苯中含有水，用无水CaCl₂干燥，然后将较纯的硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯；由于18 mL苯的密度为0.88g•cm^-3，故其质量为18×0.88=15.84g，根据反应+HNO₃（浓）$→_{98%浓H_{2}SO_{4}}^{50-60℃}$+H₂O，可知硝基苯的质量=$\frac{123×15.84}{78}$≈25g，故硝基苯的产率为$\frac{17.5}{25}×100%$=70%；给液体加热加入沸石可以防止瀑沸，若加热后发现未加沸石，应冷却后补加，
故答案为：氯化钙；70%；停止加热，待冷却后加入．

点评 本题主要考查硝基苯的制取、物质的分离方法及产率的计算等知识点，题目难度中等，为高考的高频题，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．