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+H₂CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH

CO的制备原理：HCOOH CO↑+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中承装的试剂分别是__________、___________；

（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________________________；

①饱和Na₂SO₃溶液②酸性KMnO₄溶液③石灰水④无水CuSO₄⑤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：

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

Answer

（1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；(CH3)2CHOHCH2=CHCH3↑+H2O

（2）恒压，防倒吸； NaOH溶液，浓H2SO4

（3）④⑤①②③(或④⑤①③②)（4）b

（5）饱和NaHSO3溶液 过滤 萃取 蒸馏

【解析】

试题分析：（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。

考点：考查有机物合成方案的设计