苯甲酸（C6H5COOH式量：122，熔点122.4℃，密度为1.2659g•cm-3）是一种一元有机弱酸，微溶于水易溶于乙醇．实验室中由甲苯（式量：92，密度为0.8669g•cm-3）制备苯甲酸的实验如下：第一步：将

Question

苯甲酸（C₆H₅COOH式量：122，熔点122.4℃，密度为1.2659g•cm^-3）是一种一元有机弱酸，微溶于水易溶于乙醇．实验室中由甲苯（式量：92，密度为0.8669g•cm^-3）制备苯甲酸的实验如下：
第一步：将18.4g甲苯和硫酸酸化的KMnO₄溶液置于如图的三颈瓶中，加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束．
第二步：将反应后混合液过滤，滤液用浓盐酸酸化，抽滤得粗产品．
第三步：粗产品用水洗涤2到3次，干燥称量得固体23.4g．
请回答下列问题：

（1）仪器甲的名称为___．
（2）第一步发生反应的化学方程式为___．
（3）第二步中抽滤的优点是___．
（4）第三步证明洗涤干净的方法是___；干燥的最佳方法是___ （填代号）
a．空气中自然风干b．沸水浴上干燥c．直接加热干燥
（5）由以上数据知苯甲酸的产率为___．
（6）某学生为测定苯甲酸的电离平衡常数设计实验如下：常温下，将a mol苯甲酸和b mol KOH混合加水形成2L溶液，测得溶液的pH=7，请用含a、b的代数式表示出苯甲酸的K_a=___，该溶液中的离子浓度大小关系为___．

Answer 1

（1）反应温度在90℃左右，仪器甲为温度计；
故答案为：温度计；
（2）甲苯在硫酸的作用下被高锰酸钾氧化为苯甲酸，高锰酸钾被还原为硫酸锰，反应为：5C₆H₅CH₃+6KMnO₄+9H250₄

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5C₆H₅COOH+3K₂SO₄+6MnSO₄+14H₂O；
故答案为：5C₆H₅CH₃+6KMnO₄+9H250₄

90

5C₆H₅COOH+3K₂SO₄+6MnSO₄+14H₂O；
（3）抽滤的优点是过滤速度快，得到的固体水分少；
故答案为：过滤速度快，得到的固体水分少；
（4）产品表面有氯离子，检验洗涤液中是否混有氯离子即可，方法我饿：取最后一次的洗涤液中滴加硝酸银溶液，若无沉徒生成，则说明沉淀洗涤干净了；沸水浴干燥较快，同时防止苯甲酸升华变质，故用沸水浴上干燥；
故答案为：取最后一次的洗涤液中滴加硝酸银溶液，若无沉徒生成，则说明沉淀洗涤干净了；b；
（5）18.4g甲苯物质的量为0.2mol，则理论生成的苯甲酸也为0.2mol，质量为0.2mol×122g/mol=24.4g，故产率为(23.4)/(24.4)×100%=95.9%；
故答案为：95.9%；
（6）a mol苯甲酸和b mol KOH混合加水形成2L溶液，c（K⁺）=(b)/(2)mol/L，测得溶液的pH=7，c（H⁺）=c（OH^-），根据电荷守恒：c（K⁺）+c（H⁺）=c（C₆H₅COO^-）+c（OH^-），故c（K⁺）=c（C₆H₅COO^-）=(b)/(2)mol/L>c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L；
根据物料守恒：c（C₆H₅COO^-）+c（C₆H₅COOH）=(a)/(2)mol/L，故c（C₆H₅COOH）=(a)/(2)mol/L-(b)/(2)mol/L，则苯甲酸的K_a=(c(C6H5COO-)•c(H+))/(c(C6H5COOH))=((b)/(2)•10-7)/((a)/(2)-(b)/(2))=(b×10-7)/(a-b)，
故答案为：(b×10-7)/(a-b)； c（K⁺）=c（C₆H₅COO^-）>c（H⁺）=c（OH^-）．