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+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$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH2=CHCH3↑+H2O;
(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是平衡分液漏斗液面压强与圆底烧瓶内压强、防倒吸;C和d中承装的试剂分别是NaOH溶液、浓硫酸;
(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④⑤①⑤③②;
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:
粗品$→_{操作1}^{试剂1}$滤液$→_{操作2分液}^{乙醇}$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.

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;
(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⑤品红溶液检验SO2是否除尽,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$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH2=CHCH3↑+H2O,
故答案为:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑; (CH3)2CHOH$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH2=CHCH3↑+H2O;
 (2)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,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,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:平衡分液漏斗液面压强与圆底烧瓶内压强;防倒吸;NaOH溶液;浓硫酸;
(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⑤品红溶液检验SO2是否除尽,然后用③石灰水检验CO2,用②酸性KMnO4溶液检验丙烯,因此顺序为④⑤①②③⑤,
故答案为: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.

练习册系列答案
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②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:(金属离子浓度为:0.01mol/L)
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔点为86℃,加热至110~120℃时,失去结晶水生成无水氯化钴.
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O.
(2)写出NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O;若不慎向“浸出液”中加过量NaClO3时,可能会生成有毒气体,写出生成该有毒气体的离子方程式ClO3-+5Cl-+6H+=3Cl2↑+3H2O.
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(1)已知,在合成过程的反应产物中含有NalO3,则在合成过程中消耗了3mol I2,所生成 NalO3的物质的量为1mol.
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A.FeCl2溶液       B.冰醋酸
C.CKI溶液        D.淀粉溶液
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取4.000g 样品、溶解,在250mL 容量瓶中定容;
b.量取25.00ml 待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入A溶液作指示剂;
c.用 0.1000mol•L-1 的Na2S2O3,溶液进行滴定至终点(发生反应的方程式为:
2Na2S2O3+I2═Na2S4O2+2NaI),重复测定2次,所得的相关数据如下表:
测定
序号
待测液体积/mL标准液滴定管起点读数/mL标准液滴定管终点读数/mL
125.000.0624.04
225.000.0224.02
325.000.1224.14
①操作b中,加入足量的FeCl3溶液时所发生的离子方程式为2Fe3++2I-═2Fe2++I2.
②加入A物质为淀粉试液(填名称);滴定终点观察到的现象为溶液由浅蓝色褪色,且半分钟内不变色.
③计算该样品中NaI的含量为90%.
(只写出有具体数值的表达式即可)
(4)碘化钠固体的保存方法是密封保存.

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