Question

某研究性学习小组为合成1­丁醇，查阅资料得知一条合成路线：CH₃CH===CH₂＋CO＋H₂→CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH，CO的制备原理：HCOOHCO↑＋H₂O，并设计出原料气的制备装置(如图)。

请填写下列空白：

(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2­丙醇，从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯。写出化学方程式：______________________________________________。

(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是________、________；c和d中盛装的试剂分别是________、________。

(3)制丙烯时，还产生少量SO₂、CO₂及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是________(填序号)。

①饱和Na₂SO₃溶液　②酸性KMnO₄溶液　③石灰水 ④无水CuSO₄　⑤品红溶液

(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率，你认为应该采用的适宜反应条件是________。

a．低温、高压、催化剂　b．适当的温度、高压、催化剂

c．常温、常压、催化剂　d．适当的温度、常压、催化剂

(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1­丁醇粗品，为纯化1­丁醇，该小组查阅文献得知：①R—CHO＋NaHSO₃(饱和)―→RCH(OH)SO₃Na↓；②沸点：乙醚 34 ℃，1­丁醇 118 ℃，并设计出如下提纯路线：

粗品滤液有机层1­丁醇、乙醚纯品

试剂1为________，操作1为________，操作2为________，操作3为________。

Answer

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ (CH3)2CHOHCH2=CHCH3↑+H2O 恒压 防倒吸 NaOH溶液 浓H2SO4 ④⑤①②③(或④⑤①③② b 饱和NaHSO3溶液 过滤 萃取 蒸馏

【解析】

（1）制备氢气选用锌粒和稀盐酸；制备丙烯选用2-丙醇和浓硫酸；

（2）在题给装置中，a的作用保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等，以保证分液漏斗内的液体能顺利加入烧瓶中；b主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸；c为除去CO中的酸性气体，选用NaOH溶液，d为除去CO中的H2O，试剂选用浓硫酸；

（3）检验丙烯和少量SO2、CO2及水蒸气组成的混合气体各成分时，应首先选④无水CuSO4检验水蒸气，然后用⑤品红溶液检验SO2，并用①饱和Na2SO3溶液除去SO2；然后用⑤品红溶液检验SO2是否除尽，然后用③石灰水检验CO2，用②酸性KMnO4溶液检验丙烯；

（4）题给合成正丁醛的反应为气体体积减小的放热反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率；

（5）粗品中含有正丁醛，根据所给的信息利用饱和NaHSO3溶液形成沉淀，然后通过过滤即可除去；由于饱和NaHSO3溶液是过量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇；因为1-丁醇和乙醚的沸点相差很大，因此可以利用蒸馏将其分离开。

（1）氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备，氧化性酸如硝酸和浓硫酸与锌反应不能产生氢气，方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；2-丙醇通过消去反应即到达丙烯，方程式为 (CH3)2CHOHCH2=CHCH3↑+H2O；

（2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO，由于甲酸易挥发，产生的CO中必然会混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸．又因为甲酸易溶于水，所以必需防止液体倒流，即b的作用是防止倒吸，最后通过浓硫酸干燥CO；

（3）检验丙烯可以用酸性KMnO4溶液，检验SO2可以用酸性KMnO4溶液褪色、品红溶液或石灰水，检验CO2可以石灰水，检验水蒸气可以无水CuSO4，所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序．只要通过溶液，就会产生水蒸气，因此先检验水蒸气；然后检验SO2并在检验之后除去SO2，除SO2可以用饱和Na2SO3溶液，最后检验CO2和丙烯，因此顺序为④⑤①②③(或④⑤①③②)；

（4）由于反应是一个体积减小的可逆反应，所以采用高压，有利于增大反应速率和提高原料气的转化率；正向反应是放热反应，虽然低温有利于提高原料气的转化率，但不利于增大反应速率，因此要采用适当的温度；催化剂不能提高原料气的转化率，但有利于增大反应速率，缩短到达平衡所需要的时间，故正确所选项是b；

（5）粗品中含有正丁醛，根据所给的信息利用饱和NaHSO3溶液形成沉淀，然后通过过滤即可除去；由于饱和NaHSO3溶液是过量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇；因为1-丁醇和乙醚的沸点相差很大，因此可以利用蒸馏将其分离开。