Question

2．某研究性學(xué)習(xí)小組為合成1-丁醇，查閱資料得知一條合成路線：
CH₃CH=CH₂+CO+H₂$\stackrel{一定條件}{→}$CH₃CH₂CH₂CHO$→_{Ni、△}^{H_{2}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制備原理：HCOOH$→_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CO↑+H₂O，CO的制備
裝置如圖所示．請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）裝置a的作用是平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)向裝置b中加入幾粒沸石的作用是防止暴沸，
某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)采取的正確方法是停止加熱冷卻后再加入沸石；
（3）裝置c的作用是防倒吸，安全瓶作用；
（4）實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸和2-丙醇制備丙烯時(shí)，還產(chǎn)生少量SO₂、CO₂及水蒸氣，該小組用以下試劑檢驗(yàn)這四種氣體，混合氣體通過(guò)試劑的順序是④-⑤-①-③-②（填序號(hào)，試劑可以重復(fù)使用）；
①飽和Na₂SO₃溶液　�、谒嵝訩MnO₄溶液　�、凼�灰水　�、軣o(wú)水CuSO₄　    ⑤品紅溶液
寫出生成SO₂、CO₂及水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式CH₃CHOHCH₃+9H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO₂+3CO₂+13H₂O；
（5）合成的1-丁醇中常含有雜質(zhì)丁醛，設(shè)計(jì)出如下提純路線：
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液$→_{操作2}^{乙醚}$$\stackrel{分液}{→}$有機(jī)層$→_{過(guò)濾}^{干燥劑}$1-丁醇、乙醚$\stackrel{操作3}{→}$純品
已知：①R-CHO+NaHSO₃（飽和）→RCH（OH）SO₃Na↓；②沸點(diǎn)：乙醚 34℃，1-丁醇 118℃
試劑1為飽和NaHSO₃溶液，操作1為過(guò)濾，操作2為萃取，操作3為蒸餾；
（6）現(xiàn)用60g 2-丙醇制備1-丁醇，經(jīng)分析知：由2-丙醇制備丙烯時(shí)的產(chǎn)率為85%，由丙烯制丁醛產(chǎn)率為80%，由丁醛制1-丁醇產(chǎn)率為75%，則制得1-丁醇為37.74g．

Answer 1

分析 （1）在題給裝置中，a的作用保持分液漏斗和燒瓶?jī)?nèi)的氣壓相等，以保證分液漏斗內(nèi)的液體能順利加入燒瓶中；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)向裝置b中加入幾粒沸石防止瀑沸，加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)冷卻后再補(bǔ)加；
（3）c主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸；
（4）檢驗(yàn)丙烯和少量SO₂、CO₂及水蒸氣組成的混合氣體各成分時(shí)，應(yīng)首先選④無(wú)水CuSO₄檢驗(yàn)水蒸氣，然后用⑤品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，并用①飽和Na₂SO₃溶液除去SO₂；然后用③石灰水檢驗(yàn)CO₂，用②酸性KMnO₄溶液檢驗(yàn)丙烯；濃硫酸和2-丙醇在加熱時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水；
（5）飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過(guò)過(guò)濾即可除去；1-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開；
（6）將每一步的利用率或損失率都轉(zhuǎn)化為起始原料的利用率或損失率，據(jù)此計(jì)算原料的實(shí)際利用率，根據(jù)元素守恒計(jì)算1-丁醇的質(zhì)量．

解答 解：（1）為了使分液漏斗中的液體能順利的流下，就必需保持分液漏斗和燒瓶?jī)?nèi)的氣壓相等，因此a的作用是保持恒壓，
故答案為：平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)向裝置b中加入幾粒沸石防止瀑沸，加熱后發(fā)現(xiàn)未加沸石，應(yīng)冷卻后再補(bǔ)加；
故答案為：防止暴沸；停止加熱冷卻后再加入沸石；
（3）c主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸，
故答案為：防倒吸，安全瓶作用；
（4）檢驗(yàn)丙烯可以用酸性KMnO₄溶液，檢驗(yàn)SO₂可以用酸性KMnO₄溶液褪色、品紅溶液或石灰水，檢驗(yàn)CO₂可以石灰水，檢驗(yàn)水蒸氣可以無(wú)水CuSO₄，所以在檢驗(yàn)這四種氣體必需考慮試劑的選擇和順序，只要通過(guò)溶液，就會(huì)產(chǎn)生水蒸氣，因此先檢驗(yàn)水蒸氣；然后檢驗(yàn)SO₂并在檢驗(yàn)之后除去SO₂，除SO₂可以用飽和Na₂SO₃溶液，最后檢驗(yàn)CO₂和丙烯，因此順序?yàn)棰茛佗邰�，濃硫酸�?-丙醇在加熱時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)的方程式為CH₃CHOHCH₃+9H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO₂+3CO₂+13H₂O，
故答案為：⑤①③；CH₃CHOHCH₃+9H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$9SO₂+3CO₂+13H₂O；
（5）粗品中含有正丁醛，根據(jù)所給的信息利用飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過(guò)過(guò)濾即可除去；由于飽和NaHSO₃溶液是過(guò)量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇．因?yàn)?-丁醇和乙醚的沸點(diǎn)相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開，
故答案為：飽和NaHSO₃溶液；過(guò)濾；萃�。徽麴s；
（6）將每一步的利用率或損失率都轉(zhuǎn)化為起始原料的利用率或損失率，則原料的實(shí)際利用率為85%×80%×75%，根據(jù)元素守恒及反應(yīng)方程式可知1-丁醇的質(zhì)量為85%×80%×75%×$\frac{60g}{60g/mol}×74g/mol$=37.74g，
故答案為：37.74．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物合成方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，綜合性較強(qiáng)，答題時(shí)注意把握物質(zhì)的分離、提純方法，把握物質(zhì)的性質(zhì)的異同是解答該題的關(guān)鍵．