Question

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

一定條件

CH₃CH₂CH₂CHO

H2

Ni，△

CH₃CH₂CH₂CH₂OH；CO的制備原理：HCOOH

濃H2SO4

△

CO↑+H₂O，并設(shè)計(jì)出原料氣的制備裝置（如圖）．
請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）寫出實(shí)驗(yàn)室制備氫氣的化學(xué)方程式：

 

．
（2）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中b的作用分別是

 

； C中盛裝的試劑是

 

．若用以上裝置制備H₂，在虛線框內(nèi)畫出收集H₂干燥的裝置圖．
（3）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

 

（填序號）
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
（4）如圖所示裝置工作時(shí)均與H₂有關(guān)．

①圖1所示裝置中陽極的電極反應(yīng)式為

 

．
②圖2所示裝置中，通入H₂的管口是

 

（選填字母代號）．
③某同學(xué)按圖3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

 

（填“嚴(yán)密”或“不嚴(yán)密”），你的理由是

 

（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析：（1）制備氫氣選用鋅粒和稀鹽酸；
（2）在題給裝置中，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；
若用題給裝置制備H₂，則不需要酒精燈，氫氣的收集采用向下排空氣法；
（3）檢驗(yàn)丙烯和少量SO₂、CO₂及水蒸氣組成的混合氣體各成分時(shí)，應(yīng)首先選④無水CuSO₄檢驗(yàn)水蒸氣，然后用⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，
并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用③石灰水檢驗(yàn)CO₂，用②酸性KMnO₄溶液檢驗(yàn)丙烯；
（4）①陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．
②根據(jù)氫氧根離子的移動(dòng)方向及氫氣的反應(yīng)判斷氫氣所在的電極．
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）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，方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
故答案為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
 （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(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的作用是防止倒吸，最后通過濃硫酸干燥CO．氫氣密度小于空氣的，因此要收集干燥的氫氣，就只能用向下排空氣法，而不能用排水法收集；
故答案為：防倒吸；NaOH溶液；  ；
（3）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)棰堍茛佗邰冢?br />故答案為：④⑤①③②；
（4）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，圖片中氫氧根離子向d電極移動(dòng)，說明d電極上是氫氣．
故答案為：d；
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：本題考察了氣體的制備、檢驗(yàn)及電化學(xué)知識．易錯(cuò)點(diǎn)是檢驗(yàn)多種氣體一定要考慮檢驗(yàn)的順序，氫氧燃料電池中電極的判斷，明確溶液中離子的移動(dòng)方向是解此題的關(guān)鍵．