《2025年学霸高考黑题化学人教版》

(2025·河南郑州一模)苯胺( )是一种重要的有机化合物，主要用于制造染料、药物、树脂，还可以用作橡胶硫化促进剂等。实验室还原法制备苯胺的流程如下。
(一)实验步骤
Ⅰ. 将 20 g 铁粉、20 mL 水、2 mL 冰醋酸混合，煮沸回流 10 min，分次加入 10.5 mL 硝基苯，反应回流 0.5 h。反应机理如图。

Ⅱ. 待回流中无色油状液体变为乳白色油珠，将混合物转入水蒸气蒸馏装置，进行蒸馏。
Ⅲ. 水蒸气蒸馏结束后，向馏出液中加入食盐，并将有机层萃取 3 次。
Ⅳ. 萃取液合并后，加入 NaOH 固体，进行蒸馏得到产品。
(二)实验参数

(1)步骤Ⅰ中装置如图 1，仪器 a 的名称为三颈烧瓶，其中生成苯胺的总化学方程式为4$+9Fe+4H_2O\xrightarrow{醋酸}4+3Fe_3O_4$。
(2)如图 2，水蒸气蒸馏装置中玻璃管 b 的作用是平衡压强，防堵塞；若混合物总压 p = p_蒸馏物 + p_水，当混合物沸腾时，混合物温度小于(填“大于”“小于”或“等于”)其中各组分的温度。
(3)判断水蒸气蒸馏过程结束的现象为蒸馏至馏出液澄清，说明蒸馏结束，向馏出液中加入食盐的目的是降低苯胺在水中的溶解度。
(4)萃取剂选择乙醚的原因是苯胺易溶于乙醚且不发生反应，乙醚不易溶于水。
(5)步骤Ⅳ蒸馏时，需采用分步蒸馏，开始馏分先用水冷凝管冷却，然后再换空气冷凝管的原因是先用水冷凝管是为了冷凝乙醚，后换为空气冷凝管是因为苯胺沸点高，防止冷凝管炸裂。若硝基苯生成苯胺的转化率为 75%，假设生成苯胺后蒸馏、分液过程中产品损失忽略不计，则生成苯胺7.01mL(保留两位小数)。

答案： 巩固训练4
(1)三颈烧瓶　4$+9Fe+4H_2O\xrightarrow{醋酸}4+3Fe_3O_4$ 　
(2)平衡压强，防堵塞　小于　
(3)蒸馏至馏出液澄清，说明蒸馏结束　降低苯胺在水中的溶解度　
(4)苯胺易溶于乙醚且不发生反应，乙醚不易溶于水　
(5)先用水冷凝管是为了冷凝乙醚，后换为空气冷凝管是因为苯胺沸点高，防止冷凝管炸裂　7.01
解析:
(1)根据反应历程，铁、水和硝基苯为反应物，醋酸为催化剂，$Fe_3O_4$和苯胺为产物。
(2)水蒸气蒸馏时反应器中p与大气压相同，所以p蒸馏物小于大气压，沸点也低于大气压下的沸点。
(3)根据步骤II描述，反应结束，混合物中有机物为乳白色油状液滴，所以蒸出物也应为乳白色油状物，当有机物蒸完后，馏出的应为水蒸气的冷凝水，为澄清液体；蒸出物为苯胺和水的混合物，加入食盐可降低苯胺的溶解度。
(5)根据化学方程式4$+9Fe+4H_2O\xrightarrow{醋酸}4+3Fe_3O_4$，硝基苯转化为苯胺的物质的量与生成苯胺的量相等，可得生成苯胺的体积为$\frac{10.5 mL×1.2 g·cm^{-3}}{123 g·mol^{-1}}×75\%×93 g·mol^{-1}÷1.02 g·cm^{-3}\approx7.01 mL$。