Question

17．硝基苯是重要的化工原料，用途广泛．实验室用如图装置制备硝基苯，步骤如下：
①取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸，加入恒压滴液漏斗中，把18mL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分离出产物后，依次用蒸馏水和100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品．
⑤向粗产品加入固体D除去水，然后蒸馏，得到纯净的硝基苯．
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
浓硝酸	-	83	1.4	易溶于水
浓硫酸	-	338	1.84	易溶于水

（1）写出该反应的化学方程式．
（2）配制混酸应在烧杯中先加入浓硝酸，长玻璃管作用是冷凝回流，恒压滴液漏斗的优点是使混合酸能顺利流下．
（3）反应温度控制在50～60℃的原因是防止副反应发生，反应结束后产物在下层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作名称是分液．
（4）实验前要配制100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液，需要用到的玻璃仪器除了玻璃棒、烧杯还有100ml容量瓶、胶头滴管．
（5）用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）固体D的名称为无水氯化钙．

Answer 1

分析 （1）苯能与硝酸发生取代反应，苯环上的一个氢原子被硝基取代，得到硝基苯和水；
（2）浓硫酸与浓硝酸混合放出大量的热，配制混酸应将浓硫酸中注入浓硝酸中，及时搅拌、冷却，防止溅出伤人；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；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）温度过高有副反应发生，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；
（4）根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器；
（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．

解答 解：（1）苯环上的一个氢原子能与硝酸中的硝基发生取代反应得到硝基苯，所以由苯制取硝基苯的化学方程式是，
故答案为：；

（2）浓硫酸密度大于浓硝酸，浓硫酸与浓硝酸混合放出大量的热，所以配制一定比例浓硝酸和浓硫酸混合酸时：先将浓硝酸注入烧杯中，再慢慢注入浓硫酸，并及时搅拌和冷却，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，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：浓硝酸；冷凝回流；使混合酸能顺利流下；
（3）浓硝酸和浓硫酸是强腐蚀性酸，且具有强氧化性，温度不能过高控制在50～60℃，防止副反应发生，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：防止副反应发生；下；分液；
（4）配制100mL 0.1mol/L的Na₂CO₃溶液，配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量碳酸钠固体，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，需要用到的玻璃仪器除了玻璃棒、烧杯还有100mL容量瓶、胶头滴管，
故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；
（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，
故答案为：氯化钙．

点评 本题主要考查硝基苯的制取、物质的分离方法等知识点，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．