Question

研究性學習小組為合成1-丁醇，查閱資料得知一條合成路線：
CH₃CH=CH₂+CO+H₂

一定條件

CH₃CH₂CH₂CHO→CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制備原理：HCOOH

濃H2SO4

△

CO↑+H₂O，并設計出原料氣的制備裝置（如圖）．

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）實驗室現(xiàn)有鋅粒、稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2-丙醇，從中選擇合適的試劑制備氫氣、丙烯，寫出制備丙烯的化學反應方程式：

 

．
（2）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中a的作用是

 

，c和d中盛裝的試劑分別是

 

，

 

．在虛線框內畫出收集干燥H₂的裝置圖．
（3）制丙烯時，還產生少量SO₂、CO₂及水蒸氣，該小組用以下試劑檢驗這四種氣體，混合氣體通過試劑的順序是

 

（填序號）．
①飽和Na₂SO₃溶液　　�、谒嵝訩MnO₄溶液　　③石灰水　�、軣o水CuSO₄�、萜芳t溶液
（4）合成正丁醛的反應為正向放熱的可逆反應，為增大反應速率和提高原料氣的轉化率，你認為應該采用的適宜反應條件是

 

．
a．低溫、高壓、催化劑　　　　　　　 b．適當的溫度、高壓、催化劑
c．常溫、常壓、催化劑　　　　　　　 d．適當的溫度、常壓、催化劑
（5）正丁醛經催化加氫得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品．為純化1-丁醇，該小組查閱文獻得知：①R-CHO+NaHSO₃（飽和）→RCH（OH）SO₃Na↓；②沸點：乙醚 34℃，1-丁醇 118℃，并設計出如下提純路線：

試劑1為

 

，操作1為

 

，操作3為

 

．

Answer 1

考點：有機物的合成,常見氣體制備原理及裝置選擇

專題：實驗題,有機化合物的獲得與應用

分析：（1）制備丙烯選用2-丙醇和濃硫酸；
（2）在題給裝置中，a的作用保持分液漏斗和燒瓶內的氣壓相等，以保證分液漏斗內的液體能順利加入燒瓶中；c為除去CO中的酸性氣體，選用NaOH溶液，d為除去CO中的H₂O，試劑選用濃硫酸；收集氫氣可以用向下排空氣法；
（3）檢驗丙烯和少量SO₂、CO₂及水蒸氣組成的混合氣體各成分時，應首先選④無水CuSO₄檢驗水蒸氣，然后用⑤品紅溶液檢驗SO₂，并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用③石灰水檢驗CO₂，用②酸性KMnO₄溶液檢驗丙烯；
（4）題給合成正丁醛的反應為氣體體積減小的放熱反應，為增大反應速率和提高原料氣的轉化率；
（5）飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過過濾即可除去；1-丁醇和乙醚的沸點相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開．

解答： 解：（1）2-丙醇通過消去反應即到達丙烯，方程式為：（CH₃）₂CHOH

催化劑

CH₂=CHCH₃↑+H₂O，故答案為：（CH₃）₂CHOH

催化劑

CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
 （2）甲酸在濃硫酸的作用下通過加熱脫水即生成CO，由于甲酸易揮發(fā)，產生的CO中必然會混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸，最后通過濃硫酸干燥CO．為了使產生的氣體能順利的從發(fā)生裝置中排出，就必需保持壓強一致，因此a的作用是保持恒壓；氫氣密度小于空氣的，因此要收集干燥的氫氣，就只能用向下排空氣法，而不能用排水法收集，收集干燥H₂的裝置圖為，故答案為：恒壓； NaOH溶液，濃H₂SO₄；；
（3）檢驗丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，檢驗SO₂可以用酸性KMnO₄溶液褪色、品紅溶液或石灰水，檢驗CO₂可以石灰水，檢驗水蒸氣可以無水CuSO₄，所以在檢驗這四種氣體必需考慮試劑的選擇和順序．只要通過溶液，就會產生水蒸氣，因此先檢驗水蒸氣；然后檢驗SO₂并在檢驗之后除去SO₂，除SO₂可以用飽和Na₂SO₃溶液，最后檢驗CO₂和丙烯，因此順序為④⑤①②③（或④⑤①③②），
故答案為：④⑤①②③（或④⑤①③②）；
（4）由于反應是一個體積減小的可逆反應，所以采用高壓，有利于增大反應速率和提高原料氣的轉化率；正向反應是放熱反應，雖然低溫有利于提高原料氣的轉化率，但不利于增大反應速率，因此要采用適當的溫度；催化劑不能提高原料氣的轉化率，但有利于增大反應速率，縮短到達平衡所需要的時間，故正確所選項是b；
故答案為：b；
（5）粗品中含有正丁醛，根據所給的信息利用飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過過濾即可除去；因為1-丁醇和乙醚的沸點相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開，故答案為：飽和NaHSO₃溶液；過濾；蒸餾．

點評：本題考查有機物合成方案的設計，題目難度較大，綜合性較強，答題時注意把握物質的分離、提純方法，把握物質的性質的異同是解答該題的關鍵．