《2025年5年高考3年模拟高中化学选择性必修第三册苏教版》

18.(11 分)常见的一硝基甲苯有对硝基甲苯和邻硝基甲苯两种,均可用于合成各种染料。某探究小组利用下列装置(夹持、加热、搅拌装置已略去)制备一硝基甲苯。
实验中可能用到的数据:

实验步骤:
①按体积比 1∶3 配制浓硫酸与浓硝酸混合物 40 mL;
②在三颈烧瓶中加入 15 mL(约 13 g)甲苯,按图所示组装好仪器;

③向三颈烧瓶中加入混酸,并不断搅拌(磁力搅拌器已略去);
④控制温度约为 50 ℃,反应大约 10 min,三颈烧瓶底部有大量淡黄色油状液体出现;
⑤分离出一硝基甲苯并称量,总质量为 13.60 g。
请回答下列问题:
(1)反应中需不断搅拌,目的是使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成。
(2)仪器 A 的名称是分液漏斗,使用仪器 A 前必须进行的操作是检漏。
(3)若实验后在三颈烧瓶中收集到的产物较少,可能的原因是温度过高，导致$HNO_3$大量挥发(答案合理即可)。
(4)分离反应后产物的方案如下:

操作 1 的名称为分液,操作 2 中需要使用下列仪器中的ABC(填序号)。
A.冷凝管
B.酒精灯
C.温度计
D.分液漏斗
E.蒸发皿
(5)该实验中一硝基甲苯的产率为70%(保留两位有效数字)。

答案： 18.答案（除注明外，每空2分）
(1)使反应充分进行，并防止温度过高有其他副产物生成
(2)分液漏斗(1分) 检漏(1分)
(3)温度过高，导致$HNO_3$大量挥发(答案合理即可)
(4)分液(1分) ABC
(5)70%
解析
(1)反应过程中不断搅拌的目的是使反应物充分接触，使反应更充分，及时散热，防止温度过高有其他副反应发生。
(2)仪器A的名称是分液漏斗，使用该仪器前必须检漏。
(3)实验后在三颈烧瓶中收集到的产物较少，可能的原因是温度过高，导致$HNO_3$大量挥发或$HNO_3$发生分解等。
(4)操作1将互不相溶的两种液体分离，该操作的名称是分液；操作2是利用对硝基甲苯和邻硝基甲苯的沸点不同进行蒸馏，所给仪器中需使用的有酒精灯、温度计、冷凝管。
(5)设理论上一硝基甲苯的质量为$m$，参加反应的甲苯的物质的量等于生成的一硝基甲苯的物质的量，即$\frac{13g}{92g· mol^{-1}}=\frac{m}{137g· mol^{-1}}$，解得$m\approx19.36g$，故实验中一硝基甲苯的产率为$\frac{13.60g}{19.36g}×100\%\approx70\%$。