Question

2．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：CH₃CH=CH₂+CO+H₂CH₃CH₂CH₂CHO$→_{Ni，△}^{H_{2}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OH
CO的制備原理：HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$ CO↑+H₂O，并設(shè)計(jì)出原料氣的制備裝置（如圖）

請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（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．寫出化學(xué)方程式Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑、（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
（2）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中a和b的作用分別是平衡分液漏斗液面壓強(qiáng)與圓底燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)、防倒吸；C和d中承裝的試劑分別是NaOH溶液、濃硫酸；
（3）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)這四種氣體，混合氣體通過(guò)試劑的順序是④⑤①⑤③②；
①飽和Na₂SO₃溶液②酸性KMnO₄溶液③石灰水④無(wú)水CuSO₄⑤品紅溶液
（4）合成正丁醛的反應(yīng)為正向放熱的可逆反應(yīng)，為增大反應(yīng)速率和提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，你認(rèn)為應(yīng)該采用的適宜反應(yīng)條件是b；
a．低溫、高壓、催化劑               b．適當(dāng)?shù)臏囟�、高壓、催化�?br />c．常溫、常壓、催化劑               d．適當(dāng)?shù)臏囟�、常壓、催化�?br />（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：
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液$→_{操作2分液}^{乙醇}$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．

Answer 1

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；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；
（3）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⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂是否除盡，然后用③石灰水檢驗(yàn)CO₂，用②酸性KMnO₄溶液檢驗(yàn)丙烯；
（4）題給合成正丁醛的反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，為增大反應(yīng)速率和提高原料氣的轉(zhuǎn)化率；
（5）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，方程式為（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，
故答案為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑； （CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
 （2）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，因?yàn)榧姿嵋兹苡谒�，所以必需防止液體倒流，即b的作用是防止倒吸，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：平衡分液漏斗液面壓強(qiáng)與圓底燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)；防倒吸；NaOH溶液；濃硫酸；
（3）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⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂是否除盡，然后用③石灰水檢驗(yàn)CO₂，用②酸性KMnO₄溶液檢驗(yàn)丙烯，因此順序?yàn)棰堍茛佗冖邰荩?br />故答案為：④⑤①⑤③②；
（4）由于反應(yīng)是一個(gè)體積減小的可逆反應(yīng)，所以采用高壓，有利于增大反應(yīng)速率和提高原料氣的轉(zhuǎn)化率；正向反應(yīng)是放熱反應(yīng)，雖然低溫有利于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，但不利于增大反應(yīng)速率，因此要采用適當(dāng)?shù)臏囟�；催化劑不能提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，但有利于增大反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡所需要的時(shí)間，故正確所選項(xiàng)是b；
故答案為：b；
（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；萃取；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．