Question

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：
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)計出原料氣體的制備裝置（如圖所示）：
（1）實驗室現(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)反應(yīng)方程式：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑，（CH₃）₂CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$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，還產(chǎn)生少量SO₂、CO₂及水蒸氣，該小組用以下試劑檢驗這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）混合氣體通過試劑的順序是④②①②③⑤（④②①③⑤）（填序號）．
①飽和Na₂SO₃溶液②品紅溶液   ③澄清石灰水　  ④無水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：乙醚34℃，1-丁醇118℃，并設(shè)計出如下提純路線：
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液$→_{操作2}^{乙醚}$$\underset{→}{分液}$ 有機層$→_{過濾}^{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內(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）檢驗丙烯和少量SO₂、CO₂及水蒸氣組成的混合氣體各成分時，應(yīng)首先選④無水CuSO₄檢驗水蒸氣，然后用②品紅溶液檢驗SO₂，并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用②品紅溶液檢驗SO₂是否除盡，然后用③石灰水檢驗CO₂，用⑤酸性KMnO₄溶液檢驗丙烯；
（5）加飽和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）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，反應(yīng)的方程式為：（CH₃）₂CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，
故答案為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑； （CH₃）₂CHOH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
 （2）甲酸在濃硫酸的作用下通過加熱脫水生成CO，為了使產(chǎn)生的氣體能順利的從發(fā)生裝置中排出，就必需保持壓強一致，因此a的作用是保持恒壓，保證分液漏斗內(nèi)外壓強平衡，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．又因為甲酸易溶于水，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與圓底燒瓶內(nèi)壓強；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）檢驗丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，檢驗SO₂可以用酸性KMnO₄溶液、品紅溶液或石灰水，檢驗CO₂可以用石灰水，檢驗水蒸氣可以用無水CuSO₄，所以在檢驗這四種氣體時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④②①②③⑤（或④②①③⑤），
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；萃取；蒸餾．

點評 本題考查有機物合成方案的設(shè)計，題目難度較大，綜合性較強，答題時注意把握物質(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)實驗?zāi)芰Γ?/p>