11.某研究性學(xué)習(xí)小組為合成1-丁醇,查閱資料得知一條合成路線(xiàn):
CH3CH=CH2+CO+H2$\stackrel{一定條件}{→}$CH3CH2CH2CHO$→_{Ni,△}^{H_{2}}$CH3CH2CH2CH2OH
CO的制備原理:HCOOH$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+H2O,并設(shè)計(jì)出原料氣體的制備裝置(如圖所示):
(1)實(shí)驗(yàn)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(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑,(CH32CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH2=CHCH3↑+H2O.
(2)若用以上裝置制備干燥純凈的CO,裝置中a和b的作用分別是 , .
(3)若用以上裝置制備干燥純凈的H2,c和d中盛裝的試劑分別是NaOH溶液,濃硫酸.
(4)制丙烯時(shí),還產(chǎn)生少量SO2、CO2及水蒸氣,該小組用以下試劑檢驗(yàn)這4種氣體,(已知:①丙烯被高錳酸鉀氧化有CO2生成②試劑可以重復(fù)使用)混合氣體通過(guò)試劑的順序是④②①②③⑤(④②①③⑤)(填序號(hào)).
①飽和Na2SO3溶液②品紅溶液   ③澄清石灰水   ④無(wú)水CuSO4⑤KMnO4酸性溶液
(5)正丁醛經(jīng)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(xiàn)得知:
①R-CHO+NaHSO3(飽和)→RCH(OH)SO3Na↓;
②沸點(diǎn):乙醚34℃,1-丁醇118℃,并設(shè)計(jì)出如下提純路線(xiàn):
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液$→_{操作2}^{乙醚}$$\underset{→}{分液}$ 有機(jī)層$→_{過(guò)濾}^{干燥劑}$1-丁醇乙醚$\stackrel{操作3}{→}$純品
試劑1為飽和NaHSO3溶液,操作1為過(guò)濾,操作2為萃取,操作3為蒸餾.

分析 (1)制備氫氣選用鋅粒和稀鹽酸;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?jī)?nèi)的氣壓相等,以保證分液漏斗內(nèi)的液體能順利加入燒瓶中;b主要是起安全瓶的作用,以防止倒吸;
(3)若用題給裝置制備H2,則不需要酒精燈,c為除去氫氣中的酸性氣體,選用NaOH溶液,d為除去氫氣中的H2O,試劑選用濃硫酸;
(4)檢驗(yàn)丙烯和少量SO2、CO2及水蒸氣組成的混合氣體各成分時(shí),應(yīng)首先選④無(wú)水CuSO4檢驗(yàn)水蒸氣,然后用②品紅溶液檢驗(yàn)SO2,并用①飽和Na2SO3溶液除去SO2;然后用②品紅溶液檢驗(yàn)SO2是否除盡,然后用③石灰水檢驗(yàn)CO2,用⑤酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)丙烯;
(5)加飽和NaHSO3溶液形成沉淀,然后通過(guò)過(guò)濾即可除去;1-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大,因此可以利用蒸餾將其分離開(kāi).

解答 解:(1)氫氣可用活潑金屬鋅與非氧化性酸鹽酸通過(guò)置換反應(yīng)制備,氧化性酸如硝酸和濃硫酸與鋅反應(yīng)不能產(chǎn)生氫氣,方程式為Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;
2-丙醇通過(guò)消去反應(yīng)即到達(dá)丙烯,反應(yīng)的方程式為:(CH32CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH2=CHCH3↑+H2O,
故答案為:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑; (CH32CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH2=CHCH3↑+H2O;
 (2)甲酸在濃硫酸的作用下通過(guò)加熱脫水生成CO,為了使產(chǎn)生的氣體能順利的從發(fā)生裝置中排出,就必需保持壓強(qiáng)一致,因此a的作用是保持恒壓,保證分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)平衡,便于液體順利流下;
由于甲酸易揮發(fā),產(chǎn)生的CO中必然混有甲酸,所以在收集之前需要除去甲酸,可以利用NaOH溶液吸收甲酸.又因?yàn)榧姿嵋兹苡谒,所以必需防止液體倒吸,即b的作用是作安全瓶,防倒吸
故答案為:平衡分液漏斗液面壓強(qiáng)與圓底燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng);防倒吸;
(3)若用以上裝置制備氫氣,就不再需要加熱,產(chǎn)生的氫氣中必然會(huì)混有氯化氫,所以在收集之前需要除去氯化氫,可以利用NaOH溶液吸收氯化氫,d為除去氫氣中的H2O,試劑選用濃硫酸,
故答案為:NaOH溶液;濃硫酸;
(4)檢驗(yàn)丙烯可以用酸性KMnO4溶液,檢驗(yàn)SO2可以用酸性KMnO4溶液、品紅溶液或石灰水,檢驗(yàn)CO2可以用石灰水,檢驗(yàn)水蒸氣可以用無(wú)水CuSO4,所以在檢驗(yàn)這四種氣體時(shí)必需考慮試劑的選擇和順序.只要通過(guò)溶液,就會(huì)產(chǎn)生水蒸氣,因此先檢驗(yàn)水蒸氣,然后檢驗(yàn)SO2并在檢驗(yàn)之后除去SO2,除SO2可以用飽和Na2SO3溶液,最后檢驗(yàn)CO2和丙烯,因此順序?yàn)棰堍冖佗冖邰荩ɑ颌堍冖佗邰荩?br />故答案為:④②①②③⑤(④②①③⑤);
(5)粗品中含有正丁醛,根據(jù)所給的信息利用加飽和NaHSO3溶液形成沉淀,然后通過(guò)過(guò)濾即可除去;由于飽和NaHSO3溶液是過(guò)量的,所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇.因?yàn)?-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大,因此可以利用蒸餾將其分離開(kāi),
故答案為:飽和NaHSO3溶液;過(guò)濾;萃;蒸餾.

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成方案的設(shè)計(jì),題目難度較大,綜合性較強(qiáng),答題時(shí)注意把握物質(zhì)的分離、提純方法,把握物質(zhì)的性質(zhì)的異同是解答該題的關(guān)鍵,試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

練習(xí)冊(cè)系列答案
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B.    
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