Question

（2010?江蘇）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．
（l）上述實驗中過濾的目的是

回收NaHSO₄

．
（2）濾液在分液漏斗中洗滌靜置后，有機層處于

下

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

分液漏斗上口塞子未打開

．
（3）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	98.0
	1.2	36.5	59.5	4.0	99.8
NaHSO4	0.15	44.6	55.1	0.3	98.9
	0.25	46.3	52.8	0.9	99.9
	0.32	47.9	51.8	0.3	99.9
	0.36	45.2	54.2	0.6	99.9

①NaHSO₄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

0.32

．
②由甲苯硝化得到的各種產物的含量可知，甲苯硝化反應的特點是

甲苯硝化主要得到對硝基甲苯和鄰硝基甲苯

．
③與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO₄催化甲苯硝化的優點有

在硝化產物中對硝基甲苯比例提高

、

催化劑用量少且能循環使用

．

Answer 1

分析：過濾時濾液中含有NaHSO₄，可循環使用；分液漏斗在使用時應將分液漏斗上口打開，否則會導致漏斗內壓強小于大氣壓，從而使漏斗內液體流不出來；做題時注意觀察題目中的數據，整合有用信息；固體NaHSO₄為催化劑時對反應物的制備具有較強的選擇性催化作用，提高對硝基甲苯的比例．

解答：解：（1）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，故答案為：回收NaHSO₄；
（2）該反應是以CCl₄ 作為有機溶劑，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，故答案為：下； 分液漏斗上口塞子未打開；
（3）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，故答案為：0.32；
②從題給數據可以看出，無論以何種比例反應，產物中的主要成分主要是對硝基甲苯和鄰硝基甲苯，故答案為：甲苯硝化主要得到對硝基甲苯和鄰硝基甲苯；
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．故答案為：在硝化產物中對硝基甲苯比例提高  催化劑用量少且能循環使用．

點評：本題主要考察的是物質的性質和制備，同時考查了數據的處理與分析能力，能夠迅速在表中提取到有用信息，利用信息解決有關問題，注重對基礎知識考查，更強調對能力的考查．