Question

11．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，并设计出原料气体的制备装置（如图所示）：
（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$→_{△}^{浓硫酸}$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 ， ．
（3）若用以上装置制备干燥纯净的H₂，c和d中盛装的试剂分别是NaOH溶液，浓硫酸．
（4）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4种气体，（已知：①丙烯被高锰酸钾氧化有CO₂生成②试剂可以重复使用）混合气体通过试剂的顺序是④②①②③⑤（④②①③⑤）（填序号）．
①饱和Na₂SO₃溶液②品红溶液   ③澄清石灰水　  ④无水CuSO₄⑤KMnO₄酸性溶液
（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：
粗品$→_{操作1}^{试剂1}$滤液$→_{操作2}^{乙醚}$$\underset{→}{分液}$ 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；
（3）若用题给装置制备H₂，则不需要酒精灯，c为除去氢气中的酸性气体，选用NaOH溶液，d为除去氢气中的H₂O，试剂选用浓硫酸；
（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②品红溶液检验SO₂，并用①饱和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用②品红溶液检验SO₂是否除尽，然后用③石灰水检验CO₂，用⑤酸性KMnO₄溶液检验丙烯；
（5）加饱和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，反应的方程式为：（CH₃）₂CHOH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑； （CH₃）₂CHOH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
 （2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水生成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，保证分液漏斗内外压强平衡，便于液体顺利流下；
由于甲酸易挥发，产生的CO中必然混有甲酸，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吸，即b的作用是作安全瓶，防倒吸
故答案为：平衡分液漏斗液面压强与圆底烧瓶内压强；防倒吸；
（3）若用以上装置制备氢气，就不再需要加热，产生的氢气中必然会混有氯化氢，所以在收集之前需要除去氯化氢，可以利用NaOH溶液吸收氯化氢，d为除去氢气中的H₂O，试剂选用浓硫酸，
故答案为：NaOH溶液；浓硫酸；
（4）检验丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，检验SO₂可以用酸性KMnO₄溶液、品红溶液或石灰水，检验CO₂可以用石灰水，检验水蒸气可以用无水CuSO₄，所以在检验这四种气体时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④②①②③⑤（或④②①③⑤），
故答案为：④②①②③⑤（④②①③⑤）；
（5）粗品中含有正丁醛，根据所给的信息利用加饱和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，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．