Question

【題目】間硝基苯胺是一種重要的有機合成中間體，它是一種黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，易溶于乙醇、乙醚、甲醇等。實驗室制備間硝基苯胺的反應原理及裝置如下(夾持及加熱裝置略去)：

4+6NaHS+H2O→4+3Na2S2O3

實驗步驟：

①硫氫化鈉溶液的制備。將0.05molNa2S9H2O溶于25mL水中，分批加入4.2gNaHCO3粉末，完全溶解后，慢慢加入30ml.甲醇，冰水浴冷卻，立即析出一水合碳酸鈉。靜置，抽濾，濾餅用15mL甲醇分三次洗滌，合并濾液和洗滌液備用。

②間硝基苯胺的制備。在A中將0.03 mol間二硝基苯溶于40 mL熱甲醇中，裝上B，從B的頂端加入上述硫氫化鈉溶液，水浴加熱回流20min。冷卻至室溫后，改為蒸餾裝置，蒸出大部分甲醇，將殘液傾入150mL冷水中，立即析出間硝基苯胺粗品，抽濾，洗滌，重結晶，脫色后，得黃色的間硝基苯胺針狀晶體2.4 g。回答下列問題：

(1)儀器B的名稱是________， 使用時要從_____(填“ a”或“b”)口通入冷水；滴液漏斗的細支管c的作用是________。

(2)寫出步驟①中總反應的離子方程式：____________。

(3)步驟①中合并洗滌液的目的是________。

(4)步驟②中制備裝置改為蒸餾裝置，需增加的儀器除了蒸餾頭、溫度計、尾接管之外，還有________、________。

(5)步驟②中蒸出大部分甲醇的目的是__________。

(6)步驟②中洗滌粗品使用的洗滌劑為_____；粗品脫色使用的脫色劑可以是______。

(7)本實驗的產率為______[保留 2位有效數字；Mr(間硝基苯胺) = 138]。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 a 平衡滴液漏斗與燒瓶內的氣壓，使液體能夠順利滴下 S2-+H2O+Na++HCO3-=HS-+Na2CO3H2O↓ NaHS能溶于甲醇，減少NaHS的損失 直形冷凝管 錐形瓶 間硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結晶析出 冷水 活性炭 58%

【解析】

0.05molNa2S9H2O溶于水中，分批加入NaHCO3粉末，發生反應Na2S + NaHCO3 + H2O = NaHS + Na2CO3H2O↓，由于NaHS溶于甲醇，加入甲醇溶解NaHS，冰水浴冷卻，析出一水合碳酸鈉，抽濾，洗滌，將濾液和洗滌液合并，間二硝基苯與硫氫化鈉溶液反應生成間二硝基苯胺，反應完后蒸餾出大部分甲醇，根據信息間硝基苯胺是一種黃色針狀晶體，微溶于冷水，因此將殘液傾入冷水中，析出間硝基苯胺粗品。

(1)根據圖中得到B的名稱是球形冷凝管，冷凝管水流是“下進上出”，因此使用時要從a口通入冷水；滴液漏斗的細支管c的作用是平衡滴液漏斗與燒瓶內的氣壓，使液體能夠順利滴下；故答案為：球形冷凝管；a；平衡滴液漏斗與燒瓶內的氣壓，使液體能夠順利滴下。

(2)步驟①中總反應是Na2S + NaHCO3 + H2O = NaHS + Na2CO3H2O↓，其離子方程式：S2 + H2O + Na+ + HCO3－ = HS－ + Na2CO3H2O↓；故答案為：S2 + H2O + Na+ + HCO3－ = HS－ + Na2CO3H2O↓。

(3) NaHS能溶于甲醇，洗滌液中也有NaHS，因此步驟①中合并洗滌液的目的是NaHS能溶于甲醇，減少NaHS的損失；故答案為：NaHS能溶于甲醇，減少NaHS的損失。

(4)步驟②中制備裝置改為蒸餾裝置，需增加的儀器除了蒸餾頭、溫度計、尾接管之外，還有冷凝氣體的直形冷凝管和接受液體的錐形瓶；故答案為：直形冷凝管；錐形瓶。

(5)根據題中信息間硝基苯胺是黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，易溶于甲醇等，因此步驟②中蒸出大部分甲醇的目的是間硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結晶析出；故答案為：間硝基苯胺易溶于甲醇，蒸出甲醇有利于間硝基苯胺結晶析出。

(6)根據題中信息間硝基苯胺是黃色針狀晶體，微溶于冷水，在水中的溶解度隨溫度升高而增大，因此步驟②中洗滌粗品使用的洗滌劑為冷水；粗品脫色使用的脫色劑可以是活性炭；故答案為：冷水；活性炭。

(7)0.05molNa2S9H2O溶于25mL水中，分批加入4.2gNaHCO3即物質的量為0.05mol，兩者反應生成0.05molNaHS，與0.03 mol間二硝基苯反應，根據反應方程式0.05molNaHS過量，按照間二硝基苯計算得到得到間硝基苯胺物質的量為0.03mol，因此本實驗的產率為；故答案為：58%。