Question

20．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$→_{△}^{浓硫酸}$ CO↑+H₂O，并设计出原料气的制备装置如图1：
请填写下列空白：
（1）实验室现有稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2-丙醇，从中选择合适的试剂制备丙烯．写出化学方程式：（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的作用分别是恒压、防倒吸；c和d中盛装的试剂分别是NaOH溶液，浓H₂SO₄．
（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④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）（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）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℃，并设计出如图2提纯路线：

试剂1为饱和NaHSO₃溶液，操作1、操作2为、操作3分别为过滤、萃取、蒸馏．

Answer 1

分析 本题是利用醇的消去原理制丙烯，利用浓硫酸的脱水性与甲酸混合加热制CO，再合成正丁醛，最后再与氢气加成得到1-丁醇，其中考查了混合物的分离提纯，如CO中混合的甲酸选择用氢氧化钠溶液吸收，涉及SO₂、CO₂及水蒸气的性质检验，以及运用萃取、蒸馏的操作进行产品的提纯，据此可作答；
（1）利用醇的消去反应原理，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③石灰水检验CO₂，用②酸性KMnO₄溶液检验丙烯；
（4）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）2-丙醇通过消去反应即可制丙烯，方程式为（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，故答案为：（CH₃）₂CHOH$\frac{\underline{\;浓H_{2}SO_{4}\;}}{△}$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；故答案为：恒压，防倒吸； NaOH溶液，浓H₂SO₄；
（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④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②），
故答案为：④⑤①⑤②③（或④⑤①⑤③②）；
（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．