Question

15．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$\stackrel{H_{2}，Ni，加热}{→}$₂CH₂CH₂OH
CO的制备原理：HCOOH $\stackrel{浓硫酸、加热}{→}$ CO↑+H₂O
并设计出原料气的制备装置（如图）
请填写下列空白：
（1）若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是恒压，防倒吸；c和d中盛装的试剂分别是NaOH溶液，浓硫酸．
（2）用2-丙醇制丙烯时，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（每次试剂只能用一次），混合气体通过试剂的顺序是④⑤①②③（或④⑤①③②）（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
（3）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
（4）正丁醛经催化剂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}$1-丁醇，乙醚$\underset{→}{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）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水生成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．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；
（2）用无水硫酸铜检验水，用品红检验二氧化硫，并用酸性高锰酸钾除去二氧化硫，最后用石灰水检验二氧化碳；
（3）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；
（4）饱和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通过过滤即可除去；加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇，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）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．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，
故答案为：保持恒压；防倒吸； NaOH溶液；浓硫酸；
（2）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）；
（3）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；
（4）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．

点评 本题考查有机物合成方案的设计，题目难度中等，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．