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【题目】苯胺是重要的化工原料。某兴趣小组在实验室里进行苯胺的相关实验。

已知:①和NH3相似,与盐酸反应生成易溶于水的盐

②用硝基苯制取苯胺的反应原理:+3Sn+12HCl+3SnCl4+4H2O

③有关物质的部分物理性质见下表:

I.比较苯胺与氨气的性质

(1)将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近,产生白烟,反应的化学方程式为____;用苯胺代替浓氨水重复上述实验,却观察不到白烟,原因是____。

Ⅱ.制备苯胺

往图1所示装置(夹持装置略,下同)的冷凝管口分批加入20mL浓盐酸(过量),置于热水浴中回流20min,使硝基苯充分还原;冷却后,往三颈烧瓶中滴入一定量50% NaOH溶液,至溶液呈碱性。

(2)冷凝管的进水口是____(填“a”或“b”);

(3)滴加NaOH溶液的主要目的是析出苯胺,反应的离子方程式为____。

Ⅲ.提取苯胺

i.取出图1所示装置中的三颈烧瓶,改装为图2所示装置。加热装置A产生水蒸气,烧瓶C中收集到苯胺与水的混合物;分离混合物得到粗苯胺和水溶液。

ii.往所得水溶液中加入氯化钠固体,使溶液达到饱和状态,再用乙醚萃取,得到乙醚萃取液。

iii.合并粗苯胺和乙醚萃取液,用NaOH固体干燥,蒸馏后得到苯胺2.79g。

(4)装置B无需用到温度计,理由是____。

(5)操作i中,为了分离混合物,取出烧瓶C前,应先打开止水夹d,再停止加热,理由是____。

(6)该实验中苯胺的产率为____。

(7)欲在不加热条件下除去苯胺中的少量硝基苯杂质,简述实验方案:____。

【答案】NH3+HCl=NH4Cl 苯胺沸点较高,不易挥发 b C6H5NH3++OH-C6H5NH2+H2O 蒸出物为混合物,无需控制温度 防止B中液体倒吸 60.0% 加入稀盐酸,分液除去硝基苯,再加入氢氧化钠溶液,分液去水层后,加入NaOH固体干燥、过滤

【解析】

制备苯胺:向硝基苯和锡粉混合物中分批加入过量的盐酸,可生成苯胺,分批加入盐酸可以防止反应太剧烈,减少因挥发而造成的损失,且过量的盐酸可以和苯胺反应生成C6H5NH3Cl,之后再加入NaOH与C6H5NH3Cl反应生成苯胺。

(1)将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近,因为两者都有挥发性,在空气中相遇时反应生成NH4Cl白色固体,故产生白烟方程式为NH3+HCl=NH4Cl;依据表中信息,苯胺沸点较高(184℃),不易挥发,因此用苯胺代替浓氨水,观察不到白烟;

(2)图中球形冷凝管的水流方向应为“下进上出”即“b进a出”,才能保证冷凝管内充满冷却水,获得充分冷凝的效果;

(3)过量浓盐酸与苯胺反应生成C6H5NH3Cl,使制取反应正向移动,充分反应后加入NaOH溶液使C6H5NH3Cl生成C6H5NH2,离子反应方程式为C6H5NH3++OH-= C6H5NH2+H2O;

(4)由于蒸出物为水和苯胺的混合物,故无需控制温度;

(5)水蒸气蒸馏装置中,虽然有玻璃管平衡气压,但是在实际操作时,装置内的气压仍然大于外界大气压,这样水蒸气才能进入三颈烧瓶中;所以,水蒸气蒸馏结束后,在取出烧瓶C前,必须先打开止水夹d,再停止加热,防止装置内压强突然减小引起倒吸;

(6)已知硝基苯的用量为5.0mL,密度为1.23g/cm3,则硝基苯的质量为6.15g,则硝基苯的物质的量为,根据反应方程式可知理论生成的苯胺为0.05mol,理论质量为=4.65g,实际质量为2.79g,所以产率为60.0%;

(7)“不加热”即排除了用蒸馏的方法除杂,苯胺能与HCl溶液反应,生成可溶于水的C6H5NH3Cl而硝基苯则不能与HCl溶液反应,且不溶于水。所以可在混合物中先加入足量盐酸,经分液除去硝基苯,再往水溶液中加NaOH溶液析出苯胺,分液后用NaOH固体干燥苯胺中还含有的少量水分,滤去NaOH固体,即可得较纯净的苯胺。

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