Question

【題目】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→CH3CH2CH2CHOCH3CH2CH2CH2OH，CO的制備原理：HCOOHCO↑＋H2O，并設計出原料氣的制備裝置(如圖)。

請填寫下列空白：

(1)實驗室現有鋅粒、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中盛裝的試劑分別是________、________。

(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　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：

粗品濾液有機層1丁醇、乙醚純品

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

Answer 1

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

（2）恒壓，防倒吸； NaOH溶液，濃H2SO4

（3）④⑤①②③(或④⑤①③②)（4）b

（5）飽和NaHSO3溶液 過濾 萃取 蒸餾

【解析】

試題（1）氫氣可用活潑金屬鋅與非氧化性酸鹽酸通過置換反應制備，氧化性酸如硝酸和濃硫酸與鋅反應不能產生氫氣，方程式為Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；2-丙醇通過消去反應即到達丙烯，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，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；（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)；（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；（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；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。