Question

5．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$→_{Nia△}^{H_{2}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制備原理：HCOOH$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+H₂O，并設(shè)計(jì)出原料氣的制備裝置（如圖1）．
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中b的作用是安全瓶防倒吸； C中盛裝的試劑是NaOH溶液．
（2）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，混合氣體通過試劑的順序是④⑤①②③（或④⑤①③②）（填序號(hào)）．
①足量飽和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液   ③石灰水④無水CuSO₄   ⑤品紅溶液
（3）如圖所示裝置工作時(shí)均與H₂有關(guān)．
①圖2所示裝置中陽極的電極反應(yīng)式為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
②圖3所示裝置中，通入H₂一極的電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
③某同學(xué)按圖4所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將玻璃管內(nèi)固體物質(zhì)冷卻后，溶于稀硫酸，充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液，溶液不變紅，再滴入新制氯水，溶液變?yōu)榧t色．該同學(xué)據(jù)此得出結(jié)論：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成FeO和H₂．該結(jié)論不嚴(yán)密（填“嚴(yán)密”或“不嚴(yán)密”），你的理由是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，生成的CO中含有甲酸、水，可用氫氧化鈉除去甲酸，用濃硫酸干燥；
（2）溶液中有水，所以先用無水硫酸銅檢驗(yàn)水，用品紅檢驗(yàn)二氧化硫，并用酸性高錳酸鉀除去二氧化硫，最后用石灰水檢驗(yàn)二氧化碳；
（3）①陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．
②根據(jù)氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水．
③根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象知，溶液中沒有鐵離子，原因是部分鐵未被氧化，導(dǎo)致剩余的鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子．

解答 解：（1）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(huì)混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用C裝置NaOH溶液吸收甲酸，又因?yàn)榧姿嵋兹苡谒�，所以必需防止液體倒流，即b的作用是安全瓶防倒吸，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，
故答案為：安全瓶防倒吸； NaOH溶液；
（2）檢驗(yàn)丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，檢驗(yàn)SO₂可以用酸性KMnO₄溶液褪色、品紅溶液或石灰水，檢驗(yàn)CO₂可以石灰水，檢驗(yàn)水蒸氣可以無水CuSO₄，所以在檢驗(yàn)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(huì)產(chǎn)生水蒸氣，因此先檢驗(yàn)水蒸氣；然后檢驗(yàn)SO₂并在檢驗(yàn)之后除去SO₂，除SO₂可以用飽和Na₂SO₃溶液，最后檢驗(yàn)CO₂和丙烯，因此順序?yàn)棰堍茛佗冖郏ɑ颌堍茛佗邰冢��?br />故答案為：④⑤①②③（或④⑤①③②）；
（3）①陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
②氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③鐵和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象知，該反應(yīng)中部分鐵未參加反應(yīng)導(dǎo)致剩余的鐵和鐵離子反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，
離子方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，所以說不嚴(yán)密，
故答案為：不嚴(yán)密； 2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成方案的設(shè)計(jì)、電化學(xué)知識(shí)，題目難度中等，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、明確溶液中離子的移動(dòng)方向是解答該題的關(guān)鍵，易錯(cuò)點(diǎn)是氫氧燃料電池中電極的判斷．