Question

20．某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$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃CH₂CH₂CHO$→_{Ni，△}^{H_{2}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OH
CO的制備原理：HCOOH$→_{△}^{濃硫酸}$ CO↑+H₂O，并設計出原料氣的制備裝置如圖1：
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）實驗室現有稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2-丙醇，從中選擇合適的試劑制備丙烯．寫出化學方程式：（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的作用分別是恒壓、防倒吸；c和d中盛裝的試劑分別是NaOH溶液，濃H₂SO₄．
（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④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）（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）正丁醛經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℃，并設計出如圖2提純路線：

試劑1為飽和NaHSO₃溶液，操作1、操作2為、操作3分別為過濾、萃取、蒸餾．

Answer 1

分析 本題是利用醇的消去原理制丙烯，利用濃硫酸的脫水性與甲酸混合加熱制CO，再合成正丁醛，最后再與氫氣加成得到1-丁醇，其中考查了混合物的分離提純，如CO中混合的甲酸選擇用氫氧化鈉溶液吸收，涉及SO₂、CO₂及水蒸氣的性質檢驗，以及運用萃取、蒸餾的操作進行產品的提純，據此可作答；
（1）利用醇的消去反應原理，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；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）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可制丙烯，方程式為（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，故答案為：（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$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；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；故答案為：恒壓，防倒吸； 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④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②），
故答案為：④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）；
（4）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；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；萃�。徽麴s．

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．