Question

某化学兴趣小组为合成1-丁醇，查阅资料得知如下合成路线：CH₃CH=CH₂+CO+H₂CH₃CH₂CH₂CHOCH₃CH₂CH₂CH₂OH

已知：CO 的制备原理：HCOOH CO↑+H₂O．（常温下甲酸为液体）

（1）原料气CH₃CH=CH₂、CO和H₂的制备均可用图1装置：

填写下列空白：

①若用上述装置制备氢气，收集装置可选用图2下列______装置

②若用上述装置制备干燥纯净的CO气体，装置b的作用是______；c中盛装的试剂是______。

为了控制生成一氧化碳的速度，则分液漏斗a中盛装的试剂是______。

③实验室用浓硫酸和2-丙醇制备丙烯时，还产生少量SO₂、CO₂及水蒸气，该小组用图3试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是______（填序号，试剂可以重复使用）；写出2-丙醇与浓硫酸反应生成SO₂、CO₂及水蒸气的化学方程式______；

（2）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

（3）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℃，并设计出如图提纯路线：

试剂1为______，操作3为______。

Answer

BC 防倒吸，安全瓶作用 NaOH溶液 HCOOH EDADCB CH3CH2OH+9H2SO413H2O+9SO2↑+3CO2↑ b 饱和NaHSO3溶液 蒸馏

【解析】

根据实验原理、合成路线图及实验装置图分析选择正确实验装置并分析装置作用；根据物质性质书写相关反应方程式；根据影响反应速率的因素选择适合的反应条件；根据物质提纯和分离方法及路线图分析解答。

（1）①因为氢气不溶于水，密度比空气小，可以用排水法或向下排空气法收集，装置B或C符合题意，故答案为：BC；

②因为甲酸易溶于水，所以必须防止液体倒流，即b的作用是防止倒吸；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，CO 的制备原理：HCOOH CO↑+H2O。（常温下甲酸为液体）甲酸为反应物，浓硫酸为催化剂，为了控制生成一氧化碳的速度，则分液漏斗a中盛装的试剂是HCOOH，故答案为：防倒吸，安全瓶作用； NaOH溶液；HCOOH；

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须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，用品红溶液检验SO2是否除尽，最后检验CO2和丙烯，用石灰水检验CO2，再用酸性KMnO4溶液检验丙烯，则装置按气流方向的连接顺序为：EDADCB，浓硫酸具有强氧化性，能将乙醇氧化，反应方程式为：CH3CH2OH+9H2SO413H2O+9SO2↑+3CO2↑，故答案为：EDADCB；CH3CH2OH+9H2SO413H2O+9SO2↑+3CO2↑；

（2）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；故答案为：b；

（3）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，故答案为：饱和NaHSO3溶液；蒸馏。