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13.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图:
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941.0722182
丙酮580.789856.5
异丙苯1200.8640153
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.NaOH   b.CaCO3 c.NaHCO3 d.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.

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.

练习册系列答案
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18.高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂,实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下:MnO2熔融氧化:
3MnO2+KClO3+6KOH$\frac{\underline{\;熔融\;}}{\;}$ 3K2MnO4+KCl+3H2O;
K2MnO4歧化:3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3.
已知K2MnO4溶液显绿色.请回答下列问题:
(1)MnO2熔融氧化应放在④中加热(填仪器编号).
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④铁坩埚
(2)在MnO2熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO2气体,使K2MnO4歧化的过程在如图装置中进行,A、B、C、D、E为旋塞,F、G为气囊,H为带套管的玻璃棒.
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c.增大压强能提高反应的速率         d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
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