Question

20．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$→_{△}^{濃硫酸}$ CO↑+H₂O，并設(shè)計(jì)出原料氣的制備裝置如圖1：
請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
（1）實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2-丙醇，從中選擇合適的試劑制備丙烯．寫(xiě)出化學(xué)方程式：（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O．
（2）若用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中a和b的作用分別是恒壓、防倒吸；c和d中盛裝的試劑分別是NaOH溶液，濃H₂SO₄．
（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(guò)試劑的順序是④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）（填序號(hào)）①飽和Na₂SO₃溶液 ②酸性KMnO₄溶液  ③石灰水  ④無(wú)水CuSO₄  ⑤品紅溶液
（4）正丁醛經(jīng)催化劑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(diǎn)：乙醚34℃，1-丁醇118℃，并設(shè)計(jì)出如圖2提純路線：

試劑1為飽和NaHSO₃溶液，操作1、操作2為、操作3分別為過(guò)濾、萃取、蒸餾．

Answer 1

分析 本題是利用醇的消去原理制丙烯，利用濃硫酸的脫水性與甲酸混合加熱制CO，再合成正丁醛，最后再與氫氣加成得到1-丁醇，其中考查了混合物的分離提純，如CO中混合的甲酸選擇用氫氧化鈉溶液吸收，涉及SO₂、CO₂及水蒸氣的性質(zhì)檢驗(yàn)，以及運(yùn)用萃取、蒸餾的操作進(jìn)行產(chǎn)品的提純，據(jù)此可作答；
（1）利用醇的消去反應(yīng)原理，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?jī)?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；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；
（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(wú)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）飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過(guò)過(guò)濾即可除去；1-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開(kāi)．

解答 解：（1）2-丙醇通過(guò)消去反應(yīng)即可制丙烯，方程式為（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，故答案為：（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;濃H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
（2）甲酸在濃硫酸的作用下通過(guò)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(guò)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：恒壓，防倒吸； NaOH溶液，濃H₂SO₄；
（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(wú)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(guò)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)棰堍茛佗茛冖郏ɑ颌堍茛佗茛邰冢��?br />故答案為：④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）；
（4）粗品中含有正丁醛，根據(jù)所給的信息利用飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過(guò)過(guò)濾即可除去；由于飽和NaHSO₃溶液是過(guò)量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇，因?yàn)?-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開(kāi)，故答案為：飽和NaHSO₃溶液；過(guò)濾；萃�。徽麴s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，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)的異同是解答該題的關(guān)鍵．