问题 问答题

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

一定条件
CH3CH2CH2CHO
H2
Ni,△
 CH3CH2CH2CH2OH;

CO的制备原理:HCOOH

H2SO4
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,写出化学反应方程式:______,______.

(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______,.c和d中盛装的试剂分别是______,.若用以上装置制备H2,气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是______;在虚线框内画出收集干燥H2的装置图______.

(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______(填序号).

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

(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______.

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______,操作1为______,操作2为______,操作3为______.

答案

(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:(CH32CHOH

催化剂
CH2=CHCH3↑+H2O,故答案为:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;(CH32CHOH
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;分液漏斗、蒸馏烧瓶;

(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④⑤①②③(或④⑤①③②),

故答案为:④⑤①②③(或④⑤①③②);

(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.

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