Question

【題目】硝基甲苯有領、間、對三種，其中對硝基甲苯是醫藥、染料等工業的一種重要有機中間體，它常以濃硝酸為硝化劑，濃硫酸為催化劑，通過甲苯的硝化反應制備．一種新的制備對硝基甲苯的實驗方法是：以發煙硝酸為硝化劑，固體NaHSO4為催化劑（可循環使用），在CCl4溶液中，加入乙酸酐（有脫水作用），45℃反應1h．反應結束后，過濾，濾液分別用5%NaHCO3 ， 溶液、水洗至中性，再經分離提純得到對硝基甲苯．
請回答下列問題：
（1）儀器B的名稱是 ， 其作用是
（2）過濾在分液漏斗中洗滌靜后，有機層處于層（填“上”或“下”）放液時，若發現液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還有 ．
（3）上述新的試驗方法中過濾的目的是 ， 濾液用5%NaHCO3溶液洗滌的原因是 ．
（4）下列給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果．

催化劑	n（催化劑）	硝化產物中各種異構體質量分數（%）			總產率 （%）
	n（甲苯）	對硝基甲苯	鄰硝基甲苯	間硝基甲苯
濃H2SO4	1.0	35.6	60.2	4.2	82.0
	1.2	36.5	59.2	4.0	83.8
NaHSO4	0.25	46.3	52.8	0.9	92.8
	0.32	48.0	51.7	0.3	95.0
	0.36	45.0	54.4	0.6	93.9

催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為 ， 此時若使用13.0g甲苯，分離出對硝基甲苯的質量是g（保留一位小數）．
②由表中數據可知甲苯硝化主要得到對硝基甲苯和鄰硝基甲苯，原因是 ．
③與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的優有（回答一條）
④對硝基甲苯和鄰硝基甲苯的部分物理特性如表：

	密度/gcm﹣3	沸點/℃	溶解性
甲苯	0.866	110.6	不溶于水，易溶于硝基甲苯
對硝基甲苯	1.286	237.7	不溶于水，易溶于液態烴
鄰硝基甲苯	1.162	222	不溶于水，易溶于液態烴

其中，操作1的名稱為；操作2中需要使用下列儀器中的（填序號）．
A．冷凝管 B．酒精燈 C．溫度計 D．分液漏斗 E．蒸發皿．

Answer 1

【答案】
（1）球形冷凝管；冷凝、回流
（2）下；分液漏斗上口塞子未打開
（3）回收NaHSO4；除去硫酸、硝酸、乙酸
（4）0.32；8.8；苯環上的甲基使苯環上連接甲基的碳原子的鄰對位硝化反應更容易進行；在硝化產物中對硝基甲苯比例提高（或催化劑用量少且能循環使用）；分液；ABC
【解析】解：（1）由儀器結構知儀器B為球形冷凝管；反應物甲苯、硝酸易揮發，冷凝管的作用是冷凝回流；所以答案是：球形冷凝管；冷凝回流；（2）CCl4的密度比水大，故有機層在下層；分液漏斗里的液體放不下來，除了分液漏斗堵塞，還有可能是分液漏斗上口活塞未打開；
所以答案是：下； 分液漏斗上口塞子未打開；（3）NaHSO4在該反應中作為催化劑，因此反應后過濾的目的是為了回收NaHSO4 ， 濾液用NaHCO3溶液洗滌除去酸性物質硫酸、硝酸、乙酸；
所以答案是：回收NaHSO4；除去硫酸、硝酸、乙酸；（4）①從題給數據分析，當催化劑與甲苯的比例為0.32時，總產率最高且對硝基甲苯的含量最高；此時若使用13.0g甲苯，根據方程甲苯～硝基甲苯，又硝基甲苯的總產率為95%，其中對硝基甲苯的質量分數為48%，則對硝基甲苯的質量為：13g× ×95%×48%≈8.8g；
所以答案是：0.32；8.8；②苯環上的甲基使苯環上連接甲基的碳原子的鄰對位硝化反應更容易進行；
所以答案是：苯環上的甲基使苯環上連接甲基的碳原子的鄰對位硝化反應更容易進行；③用NaHSO4 做催化劑的優點是在硝化物中對硝基甲苯的比例提高、同時催化劑能循環使用；
所以答案是：在硝化產物中對硝基甲苯比例提高（或催化劑用量少且能循環使用）；④經過操作1得到有機混合物和無機混合物，則操作1為分液；根據圖表分離對硝基甲苯和鄰硝基甲苯的方法為蒸餾法，需要冷凝管、酒精燈、溫度計；
所以答案是：分液；ABC．