苯甲酸制备实验步骤与现象

实验技术三十三　苯甲酸的制备

【实验目的】

（1）巩固烷基侧链的氧化反应。

（2）练习减压过滤操作。

【实验原理】

【实验装置】

见图6-9。

图6-9　苯甲酸制备实验装置

（a）反应装置；（b）抽滤装置

【仪器及药品】

1.仪器

三口烧瓶、布氏漏斗、抽滤瓶、冷凝管。

2.药品

甲苯、KMnO₄、HCl（1∶1）、NaHSO₃。

【实验步骤】

（1）在500mL三颈烧瓶中加入250mL水和5.4mL甲苯，并加入几粒沸石。

（2）装上回流冷凝管，加热至沸腾。

（3）分批加入17g KMnO₄，回流加热1.5～2h，至回流液中无明显油珠为止。

（4）趁热抽滤。（若滤液有颜色可加入NaHSO₃固体至无色为止。）

（5）冷却至室温。向滤液中滴加1∶1HCl，至酸性为止。

（6）抽滤、干燥、称重，计算产率。

【注意事项】

（1）称量高锰酸钾时，一定要将称量纸折叠成船形，防止固体药品洒落在电子天平称盘上；一旦洒落，应及时清理干净。

（2）热过滤时一定要使用热的漏斗，如遇固体骤然结晶的情形，可采用热风机加热，将其溶解再行过滤。

（3）在重结晶苯甲酸时，应使溶液在沸腾状态下成为饱和溶液，撤去热源后应静置冷至室温，让晶体慢慢析出。

【思考题】

（1）加料时如何避免瓶口附着高锰酸钾？

（提示　可借助粗颈漏斗或将称量纸叠成喇叭状，将研细的固体物加入瓶中。）

（2）实验完毕后，黏附在瓶壁上的黑色固体物是什么？如何除去？

（提示　黑色固体物为二氧化锰。简单的除去方法为：加入稀的亚硫酸钠溶液，轻轻振荡，即可除去二氧化锰。其原理为氧化还原机理。）

（3）该方法是否适合实验室氧化其他类型的带有支链的芳烃来制备苯甲酸？

（提示　只有含α-H的芳烃（这里指的是烷基苯）才可以被氧化成苯甲酸。）

（4）在提倡建立环境友好型社会的今天，该方法可否适用于工业制备？工业上是采用何种方法制备苯甲酸的？

（提示　高锰酸钾氧化法会产生大量的废水、废渣，且该法为间歇法，因此该法不适宜应用在工业生产上。现行的工业制备方法是利用催化剂环烷酸钴在160～170℃和0.2～0.3MPa压力下利用空气（氧气）来实现氧化甲苯的。）

【其他方法】

苯甲酸的制备也可用其他方法，如：使用重铬酸钠-硫酸体系氧化苯乙酮制备苯甲酸；无溶剂法Cu（Ⅱ）或Fe（Ⅲ）盐催化氧化苯甲醇制备苯甲酸（在无溶剂条件下，以无机盐CuSO₄、Cu（NO₃）₂·3H₂O、CuCl₂·2H₂O、FeCl₃·6H₂O为催化剂，以空气中的O₂为氧化剂，通过苯甲醇氧化反应制备苯甲酸）。