Question

12．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+H₂$\stackrel{一定条件}{→}$CH₃CH₂CH₂CHO$→_{Ni△}^{H_{2}}$ CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制备原理：HCOOH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$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，写出化学反应方程式：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑，（CH₃）₂CHOH $\stackrel{催化剂}{→}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O．
（2）用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是恒压，防倒吸．c和d中盛装的试剂分别是NaOH溶液，浓H₂SO₄．
（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℃，并设计出如下提纯路线：
粗品$→_{操作1}^{试剂1}$滤液 $→_{操作2分液}^{乙醇}$有机层 $→_{过滤}^{干燥剂}$ 1-丁醇、乙醚$\stackrel{操作3}{→}$ 纯品
试剂1为饱和NaHSO₃溶液，操作1为过滤，操作2为萃取，操作3为蒸馏．

Answer 1

分析 （1）制备氢气选用锌粒和稀盐酸；制备丙烯选用2-丙醇和浓硫酸；
（2）在题给装置中，a的作用保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等，以保证分液漏斗内的液体能顺利加入烧瓶中；b主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸；c为除去CO中的酸性气体，选用NaOH溶液，d为除去CO中的H₂O，试剂选用浓硫酸；
（3）饱和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通过过滤即可除去；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；

解答 解：（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）₂CHOH $\stackrel{催化剂}{→}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑、（CH₃）₂CHOH $\stackrel{催化剂}{→}$CH₂=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．为了使产生的气体能顺利的从发生装置中排出，就必需保持压强一致，因此a的作用是保持恒压，
故答案为：恒压；防倒吸； NaOH溶液；浓H₂SO₄；
（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；过滤；萃取；蒸馏．

点评 本题考查有机物合成方案的设计，题目难度较大，综合性较强，答题时注意把握物质的分离、提纯方法，把握物质的性质的异同是解答该题的关键．