[题目]某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯.实验步骤如下:①配制浓硫酸和浓硝酸的混合物,②在三颈瓶里装15 mL甲苯,③装好其他药品.并组装好仪器,④向三颈瓶中加入混酸.并不断搅拌,⑤控制温度.大约反应10分钟至三颈瓶底有大量液体出现,⑥分离出一硝基甲苯.(已知:甲苯的密度为0.866 g·cm-3.沸点为110.6 ℃,硝基苯的密度为1.20 g� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某同学设计如图所示装置制备一硝基甲苯。

实验步骤如下：

①配制浓硫酸和浓硝酸(按体积比1∶3)的混合物(混酸)；

②在三颈瓶里装15 mL甲苯；

③装好其他药品，并组装好仪器；

④向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌；

⑤控制温度，大约反应10分钟至三颈瓶底有大量液体(淡黄色油状)出现；

⑥分离出一硝基甲苯。(已知：甲苯的密度为0.866 g·cm－3，沸点为110.6 ℃；硝基苯的密度为1.20 g·cm－3，沸点为210.9 ℃)

根据上述实验，回答下列问题：

(1)实验方案中缺少一个必要的仪器，它是________。本实验的关键是控制温度在30 ℃左右，如果温度过高，产生的后果是__________________________。

(2)简述配制混酸的方法：________________________________，浓硫酸的作用是_________________。

(3)L仪器名称是________，进水口是________。

(4)写出甲苯与混酸反应生成对硝基甲苯的化学方程式：______________，反应类型为：________。

(5)分离产品方案如下：

操作1的名称是________。

(6)经测定，产品1的核磁共振氢谱中有3个峰，则其结构简式为________________。

【答案】温度计生成二硝基甲苯、三硝基甲苯（或有副产物生成）取一定量浓硝酸于烧杯中，向烧杯里缓缓注入浓硫酸，并用玻璃棒不断搅拌催化剂、吸水剂冷凝管 b 取代反应（或硝化反应）分液

【解析】

(1)根据实验步骤，步骤⑤中需要控制温度，因此方案中缺少一个必要的仪器为温度计；本实验的关键是控制温度在30 ℃左右，如果温度过高，会产生副产物，如二硝基甲苯、三硝基甲苯等，故答案为：温度计；生成二硝基甲苯、三硝基甲苯等副产物(或有副产物生成)；

(2)浓硫酸的密度大于硝酸，浓硝酸中有水，浓硫酸溶于水会放热，所以配制混合酸的方法是：量取浓硝酸倒入烧杯中，再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯，并不断用玻璃棒搅拌，实验中浓硫酸是催化剂和吸水剂，故答案为：量取一定量浓硝酸倒入烧杯中，再量取浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入烧杯，并用玻璃棒不断搅拌；催化剂和吸水剂；

(3)根据装置图可知，仪器L是直形冷凝管，用于冷凝回流，为了充分利用原料，提高生成物的产量，水流方向为逆流，进水口为b，故答案为：冷凝管；b；

(4)甲苯与混酸加热发生取代反应，生成对硝基甲苯和水，反应的化学方程式为，故答案为：；取代反应；

(5)根据流程图，经过操作1将混合液分成了有机混合物(主要含有一硝基甲苯)和无机混合物(主要含有硫酸)，由于一硝基甲苯难溶于水，与硫酸溶液分层，因此操作1为分液，故答案为：分液；

(6)产品中含有一硝基甲苯，产品1的核磁共振氢谱中有3个峰，则其结构简式为，故答案为：。

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（3）下列条件的改变能减慢其反应速率的是______________(选填序号)

①降低温度 ②减少铁粉的质量 ③保持压强不变，充入He使容器的体积增大 ④保持体积不变，充入He使体系压强增大

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