题目内容

20．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+H2CH3CH2CH2CHO$→_{Ni，△}^{H_{2}}$CH3CH2CH2CH2OH
CO的制备原理：HCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$ 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Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑、（CH3）2CHOH $→_{△}^{催化剂}$CH2=CHCH3↑+H2O；
（2）若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是恒压、防倒吸；C和d中承装的试剂分别是NaOH溶液、浓H2SO4；
（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④⑤①②③（或④⑤①③②）；
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b；
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为饱和NaHSO3溶液，操作1为过滤，操作2为萃取，操作3为蒸馏．

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；若用题给装置制备H2，则不需要酒精灯；
（3）检验丙烯和少量SO2、CO2及水蒸气组成的混合气体各成分时，应首先选④无水CuSO4检验水蒸气，然后用⑤品红溶液检验SO2，并用①饱和Na2SO3溶液除去SO2；然后用③石灰水检验CO2，用②酸性KMnO4溶液检验丙烯；
（4）题给合成正丁醛的反应为气体体积减小的放热反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率；
（5）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 $→_{△}^{催化剂}$CH2=CHCH3↑+H2O，
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；（CH3）2CHOH  $→_{△}^{催化剂}$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；若用以上装置制备氢气，就不再需要加热，所以此时发生装置中的玻璃仪器名称是分液漏斗和蒸馏烧瓶；氢气密度小于空气的，因此要收集干燥的氢气，就只能用向下排空气法，而不能用排水法收集，
故答案为：恒压；防倒吸； NaOH溶液；浓H2SO4；
（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④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②），
故答案为：④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）；
（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，
故答案为：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，
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．

练习册系列答案
相关题目
7．下列变化需要加入还原剂才能实现的（　　）
A．MnO2→Mn2+B．CO→CO2C．Cu→Cu2+D．Cl2→Cl-
11．硫酸镁还原热解制高纯氧化镁是一种新的探索．以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量FeCO3等不溶性杂质）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如图：

（1）MgCO3在酸溶时的化学反应方程式为MgCO3+H2SO4═MgSO4+H2O+CO2↑．
（2）氧化过程中需要加入氧化剂，该氧化剂的最佳选择是H2O2．
（3）滤渣2的成分是Fe（OH）3；其Ksp的最大值约为1×10-35．
（4）煅烧过程存在以下反应：2MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO2↑+CO↑MgSO4+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
①实验室中煅烧需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要BC．
A．蒸发皿      B．坩埚       C．泥三角       D．石棉网
利用如图装置对煅烧产生的气体分别进行吸收或收集

②D中收集的气体是CO．
③B中盛放的溶液可以是d（填字母）．
a．NaOH溶液    b．Na2CO3溶液c．稀硝酸      d．KMnO4溶液
④A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，写出该反应的离子方程式：3S+6OH-2$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$S2-+SO32-+3H2O．
8．根据物质相似性、特殊性来学习元素性质是常见的学习方法．
（1）铍（Be）与铝元素相似，其氧化物及氢氧化物具有两性，请写出BeO与盐酸反应的离方程式BeO+2H+=Be2++H2O，Be（OH）2溶于NaOH溶液的化学方程式为：Be（OH）2+2NaOH═Na2BeO2+2H2O，往10.0mL1.00mol•L-1的Be（NO3）2溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加人量的变化图：

（2）锗与硅元素相似，锗也是良好的半导体，以下是工业冶炼锗的简单流程图：
GeO2（粗）$→_{Ⅰ}^{盐酸}$GeCl4（粗）$→_{Ⅱ}^{蒸馏}$GeCl4（粗）$→_{Ⅲ}^{水}$GeCl2（纯）$→_{Ⅳ}^{Zn}$Ge
①写出过程Ⅲ发生反应的化学方程式GeCl4+2H2O=GeO2+4HCl．
②以下有关工业冶炼锗的说法正确的是CD．
A．GeO2与SiO2性质相似，均易与盐酸反应
B．过程Ⅱ的蒸馏是利用GeCl4难溶于水的性质实现的
C．过程Ⅳ发生的反应中，GeO2作氧化剂
D．上述过程涉及的基本反应类型有复分解反应、置换反应
（3）某同学为了探究硫与浓硝酸的反应产物，将硫与浓硝酸混合，结果生成一种纯净无色气体A，A遇空气变红棕色，据此写出硫与浓硝酸反应的化学方程式S+2HNO3=H2SO4+2NO↑．
15．实验室用图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO3）3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4．已知K2FeO4具有下列性质：
①可溶于水、微溶于浓KOH溶液；
②在0℃-5℃、强碱性溶液中比较稳定；
③在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解；
④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2．

（1）装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，将制备的Cl2通过装置B可除去HCl（填化学式）．
（2）Cl2和KOH在较高温度下反应生成KClO3，在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0℃～5℃进行，实验中可采取的措施是缓慢滴加盐酸、装置C用冰水浴中
（3）制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe（NO3）3饱和溶液的混合操作为在搅拌下，将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中
（4）提纯K2FeO4粗产品[含有Fe（OH）3、KCl等杂质]的实验方案（请简要作答）：
将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol•L-1KOH溶液中，用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和的KOH溶液，再用砂芯漏斗过滤，晶体用乙醇洗涤2-3次后，在真空干燥箱中干燥（实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；可使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）．
5．某煤矿筛选煤后的废弃煤矸石中主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3，利用该煤矸石可生产金属Al及红色颜料Fe2O3．其生产工艺流程如下图所示：

回答下列问题：
（1）对煤矸石需要进行粉碎，使粉末状态的煤矸石在盐酸中酸浸，煤矸石粉碎操作的目的是增大与酸的接触面积，加快反应速率，“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中阳离子除H+外，还有Fe3+、Al3+．
（2）残渣主要成分的化学式为SiO2，写出该物质的一种用途制备光导纤维．
（3）“转化i”操作加入NH3除使溶液中的Al3+转化为沉淀外，其他作用是中和过量的盐酸、沉淀铁离子．
（4）“碱溶”操作中发生化学反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（5）“转化ii”操作通入了过量的气体X，X的电子式为．
（6）电解氧化铝的阳极反应式为2O2--4e-=O2↑．
12．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe2O3（s）+3CO（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe（s）+3CO2（g）△H=a kJ•mol-1．
（1）已知：①Fe2O3（s）+3C（s，石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1；
②C（s，石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1．则a=-28.5．
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{3}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）}$，温度升高后，K值减小（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡．
Fe2O3COFeCO2
甲/mol1.01.01.01.0
乙/mol1.02.01.01.0
①甲容器中CO的平衡转化率为60%．
②下列说法正确的是ad（填字母）．
a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态
b．增加Fe2O3的量，可以提高CO的转化率
c．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的平衡转化率
d．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2：3
（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀．下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液．
①在a、b、c装置中能保护铁的是bc（填字母）．
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是锌（填名称）．

（5）25℃时有关物质的溶度积如下：Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12，Ksp[Fe（OH）3]=2.64×10-39．25℃时，向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg2+）：c（Fe3+）=2.215×1021．
9．在空气中直接蒸发下列盐的溶液：①Fe2（SO4）3②Na2CO3③KCl④CuCl2⑤NaHCO3可以得到相应盐的晶体（可以含有结晶水）的是（　　）
A．①③⑤B．①②③C．②④D．①③④⑤
10．化学与生活密切相关．下列生活中常见物质的俗名与化学式相对应的是（　　）
A．小苏打--Na2CO3B．生石灰--Ca （OH）2C．甲醛--CH3OHD．烧碱--NaOH

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网