Question

18．丙酮和苯酚都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

①+O₂$\stackrel{催化剂}{→}$△H=-116kJ．mol^-1
②$\stackrel{H+}{→}$△H=-253kJ．mol^-1
相关化合物的物理常数

物质	相对分子质量	密度（g/cm-3）	沸点/℃
苯酚	94	1.0722	182
丙酮	58	0.7898	56.5
异丙苯	120	0.8640	153

回答下列问题：
（1）反应①和②分别在装置A和C中进行（填装置符号）．
（2）反应②为放热（填“放热”或“吸热”）反应．反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是温度过高会导致爆炸．
（3）在反应器A中通入的X是氧气或空气．
（4）在分解釜C中加入的Y为少量浓硫酸，其作用是催化剂，优点是用量少，缺点是腐蚀设备．
（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是c（填编号．已知苯酚是一种弱酸）
a．NaOHb．CaCO₃c．NaHCO₃d．CaO
（6）蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为丙酮和苯酚，判断的依据是丙酮的沸点低于苯酚．
（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是原子利用率高．

Answer 1

分析 用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，由给予的反应信息，异丙苯与氧气在反应器A中发生氧化反应生成，在蒸发器中分离出，未反应的异丙苯进行循环利用，在分解釜中在浓硫酸作催化剂条件下分解得到、，在中和釜中加入Z，目的是中和硫酸，且不能与苯酚反应，可以是碳酸氢钠，然后用水洗涤，再经过蒸馏，由于丙酮的沸点低于苯酚，则T为丙酮、P为苯酚．
（1）由上述分析可知，反应①在A中发生，反应②在C中发生；
（2）反应②的△H＜0，为放热反应，含有过氧化物，温度过高，容易发生爆炸；
（3）在反应器A发生信息中的反应①，应通入氧气或空气；
（4）浓硫酸起催化剂作用，浓硫酸腐蚀性强，会腐蚀设备；
（5）加入的Z中和硫酸，且不能与苯酚反应；
（6）沸点越低越先蒸出，处于蒸馏塔的上部；
（7）由异丙苯最终得到苯酚和丙酮，原子利用率高．

解答 解：用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，由给予的反应信息，异丙苯与氧气在反应器A中发生氧化反应生成，在蒸发器中分离出，未反应的异丙苯进行循环利用，在分解釜中在浓硫酸作催化剂条件下分解得到、，在中和釜中加入Z，目的是中和硫酸，且不能与苯酚反应，可以是碳酸氢钠，然后用水洗涤，再经过蒸馏，由于丙酮的沸点低于苯酚，则T为丙酮、P为苯酚．
（1）由上述分析可知，反应①在反应器中发生，即A装置，反应②在分解釜中进行，即C装置，
故答案为：A；C；
（2）反应②的△H＜0，为放热反应，有过氧化物存在，温度过高会导致爆炸，反应温度控制在50-60℃，
故答案为：放热；温度过高会导致爆炸；
（3）在反应器A发生信息中的反应①，故需要氧气或空气，
故答案为：氧气或空气；
（4）在浓硫酸作条件下分解得到、，浓硫酸作作催化剂，浓硫酸腐蚀性强，容易腐蚀设备，
故答案为：催化剂；腐蚀设备；
（5）加入Z的目的是中和硫酸，且不能与苯酚反应，
a．NaOH能与硫酸、苯酚反应，故不选；
b．CaCO₃为固体，且与硫酸反应生成的硫酸钙微溶，会阻止碳酸钙与硫酸的反应，故b不选；
c．NaHCO₃能与硫酸反应，不与苯酚反应，故c选；
d．CaO能与苯酚反应，且与硫酸反应生成的硫酸钙微溶，会阻止碳酸钙与硫酸的反应，故d不选；
故选：c；
（6）由于丙酮的沸点低于苯酚，沸点越低越先蒸出，处于蒸馏塔的上部，则T为丙酮、P为苯酚，
故答案为：丙酮；苯酚；丙酮的沸点低于苯酚；
（7）由异丙苯最终得到苯酚和丙酮，整个过程原子利用率高，故答案为：原子利用率高．

点评 本题考查有机物的制备实验方案，涉及对化学工艺流程、装置及试剂的分析评价等，关键是根据实验目的与给予的反应信息理解工艺流程原理，是对学生综合能力的考查，难度中等．