题目内容
【题目】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。
(1)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3为 。
(2)原料气CH3CH=CH2、CO和H2的制备装置图设计如下:
填写下列空白:
①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 。
②若用上述装置制备氢气,收集装置可选用下列装置
③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丙烯,写出反应的化学方程式: 。 制丙烯时,产生的气体除了丙烯及水蒸气外,还存在CO2、SO2;为检验这四种气体,下列装置按气流方向的连接顺序为 。
【答案】
(1)饱和NaHSO3溶液;蒸馏;
(2)①防倒吸;NaOH溶液; ②BC;
③CH3CHOHCH3CH2=CHCH3↑+H2O;i、j、h、g、a、b、f、e、c、d;
【解析】
试题分析:(1)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;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;
(2)①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,故答案为:防倒吸; NaOH溶液;
②氢气密度小于空气的,因此要收集氢气,可以用向下排空气法,也可以用排水法收集,故选BC;
③2-丙醇在浓硫酸存在条件下加热,发生分子内的脱水反应生成丙烯,反应的化学方程式为CH3CHOHCH3CH2=CHCH3↑+H2O,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,装置间的连接顺序为i、j、h、g、a、b、f、e、c、d,故答案为:CH3CHOHCH3CH2=CHCH3↑+H2O;i、j、h、g、a、b、f、e、c、d;
【题目】乙烯是一种重要的化工原料,可由乙烷为原料制取,回答下列问题。
(1)传统的热裂解法和现代的氧化裂解法的热化学方程式如下:
①C2H6(g)=C2H4(g) +H2(g) ΔH1=+136 kJ/mol
②C2H6(g)+ O2(g)= C2H4(g)+H2O(g) ΔH2=-110 kJ/mol
已知反应相关的部分化学键键能数据如下:
化学键 | H-H(g) | H-O(g) | O=O(g) |
键能( kJ/mol) | 436 | X | 496 |
由此计算x=_________,通过比较△H1和△H2,说明和热裂解法相比,氧化裂解法的优点是_______________________________(任写一点)。
(2)乙烷的氧化裂解反应产物中除了C2H4外,还存在CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应),图1为温度对乙烷氧化裂解反应性能的影响。乙烷的转化率随温度的升高而升高的原因是______,反应的最佳温度为____________(填选项序号)。
A.700℃ B.750℃ C.850℃ D.900℃
[乙烯选择性=;乙烯收率=乙烷转化率×乙烯选择性]
(3)烃类氧化反应中,氧气含量低会导致反应产生积炭,堵塞反应管。图2为n(C2H6)/n(O2)的值对乙烷氧化裂解反应性能的影响。判断乙烷氧化裂解过程中n(C2H6)/n(O2)的最佳值是_______________,判断的理由是__________________________________。
(4)工业上,保持体系总压恒定为100kPa的条件下进行该反应,通常在乙烷和氧气的混合气体中掺混惰性气体(惰性气体的体积分数为70%),掺混惰性气体的目的是___________________________。
反应达平衡时,各组分的体积分数如下表:
C2H6 | O2 | C2H4 | H2O | 其他物质 |
2.4% | 1.0% | 12% | 15% | 69.6% |
计算该温度下的平衡常数Kp=_________(用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×体积分数)