题目内容

2.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,CO的制备
装置如图所示.请填写下列空白:
(1)装置a的作用是平衡压强,使液体顺利流下;
(2)实验时向装置b中加入几粒沸石的作用是防止暴沸,
某同学进行实验时,加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是停止加热冷却后再加入沸石;
(3)装置c的作用是防倒吸,安全瓶作用;
(4)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,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是④-⑤-①-③-②(填序号,试剂可以重复使用);
①饱和Na2SO3溶液  ②酸性KMnO4溶液  ③石灰水  ④无水CuSO4     ⑤品红溶液
写出生成SO2、CO2及水蒸气反应的化学方程式CH3CHOHCH3+9H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO2+3CO2+13H2O;
(5)合成的1-丁醇中常含有杂质丁醛,设计出如下提纯路线:
粗品$→_{操作1}^{试剂1}$滤液$→_{操作2}^{乙醚}$$\stackrel{分液}{→}$有机层$→_{过滤}^{干燥剂}$1-丁醇、乙醚$\stackrel{操作3}{→}$纯品
已知:①R-CHO+NaHSO3(饱和)→RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚 34℃,1-丁醇 118℃
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;
(6)现用60g 2-丙醇制备1-丁醇,经分析知:由2-丙醇制备丙烯时的产率为85%,由丙烯制丁醛产率为80%,由丁醛制1-丁醇产率为75%,则制得1-丁醇为37.74g.

分析 (1)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;
(2)实验时向装置b中加入几粒沸石防止瀑沸,加热后发现未加沸石,应冷却后再补加;
(3)c主要是起安全瓶的作用,以防止倒吸;
(4)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;浓硫酸和2-丙醇在加热时发生氧化还原反应生成二氧化硫、二氧化碳和水;
(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;
(6)将每一步的利用率或损失率都转化为起始原料的利用率或损失率,据此计算原料的实际利用率,根据元素守恒计算1-丁醇的质量.

解答 解:(1)为了使分液漏斗中的液体能顺利的流下,就必需保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等,因此a的作用是保持恒压,
故答案为:平衡压强,使液体顺利流下;
(2)实验时向装置b中加入几粒沸石防止瀑沸,加热后发现未加沸石,应冷却后再补加;
故答案为:防止暴沸;停止加热冷却后再加入沸石;
(3)c主要是起安全瓶的作用,以防止倒吸,
故答案为:防倒吸,安全瓶作用;
(4)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⑤①③②,浓硫酸和2-丙醇在加热时发生氧化还原反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的方程式为CH3CHOHCH3+9H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO2+3CO2+13H2O,
故答案为:⑤①③;CH3CHOHCH3+9H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO2+3CO2+13H2O;
(5)粗品中含有正丁醛,根据所给的信息利用饱和NaHSO3溶液形成沉淀,然后通过过滤即可除去;由于饱和NaHSO3溶液是过量的,所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇.因为1-丁醇和乙醚的沸点相差很大,因此可以利用蒸馏将其分离开,
故答案为:饱和NaHSO3溶液;过滤;萃取;蒸馏;
(6)将每一步的利用率或损失率都转化为起始原料的利用率或损失率,则原料的实际利用率为85%×80%×75%,根据元素守恒及反应方程式可知1-丁醇的质量为85%×80%×75%×$\frac{60g}{60g/mol}×74g/mol$=37.74g,
故答案为:37.74.

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.

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