Question

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：

 CO的制備原理：HCOOHCO↑+H₂O，并設(shè)計出原料氣的制備裝置（如下圖）

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

（1）實(shí)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。寫出化學(xué)方程式：                            ，                        。

（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        ，               ；

C和d中承裝的試劑分別是              ，                          。若用以上裝置制備H₂， 氣體發(fā)生裝置中必需的玻璃儀器名稱是                       ；在虛線框內(nèi)畫出收集干燥H₂的裝置圖。

（3）制丙烯時，還產(chǎn)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            ②酸性KMnO₄溶液       ③石灰水

④無水CuSO₄                 ⑤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______________。

a. 低溫、高壓、催化劑               b. 適當(dāng)?shù)臏囟取⒏邏�、催化�?/p>

c. 常溫、常壓、催化劑               d. 適當(dāng)?shù)臏囟取⒊�壓、催化�?/p>

（5）正丁醛經(jīng)催化劑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)計出如下提純路線：

試劑1為_________，操作1為________，操作2為_______，操作3為_______。

Answer 1

【解析】（1）氫氣可用活潑金屬鋅與非氧化性酸鹽酸通過置換反應(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-丙醇通過消去反應(yīng)即到達(dá)丙烯，方程式為：

(CH₃)₂CHOHCH₂＝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(chǎn)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。又因為甲酸易溶于水，所以必需防止液體倒流，即b的作用是防止倒吸，最后通過濃硫酸干燥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；若用以上裝置制備氫氣，就不再需要加熱，所以此時發(fā)生裝置中的玻璃儀器名稱是分液漏斗和蒸餾燒瓶；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；

（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(chǎn)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）；

（4）由于反應(yīng)是一個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)平衡所需要的時間，故正確所選項是b；

（5）粗品中含有正丁醛，根據(jù)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；由于飽和NaHSO₃溶液是過量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1—丁醇。因為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。

【答案】（1）Zn+2HCl＝ZnCl₂+H₂↑；(CH₃)₂CHOHCH₂＝CHCH₃↑+H₂O；

     （2）恒壓  防倒吸  NaOH溶液  濃硫酸  分液漏斗  蒸餾燒瓶 

     （3）④⑤①②③（或④⑤①③②）；

     （4）b

     （5）飽和NaHSO₃溶液  過濾   萃取  蒸餾