Question

17．苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工業上可用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮，其反應和工藝流程示意圖如下：
①△H=-116kJ•mol^-1
②△H=-253k•mol^-1
 
相關化合物的物理常數：

物質	相對分子質量	密度（g/cm-3）	沸點/℃
異丙苯	120	0.8640	153
丙酮	58	0.7898	56.5
苯酚	94	1.0722	182

回答下列問題：（1）在反應器A中通入的X是氧氣或空氣．
（2）反應①和②分別在裝置A和C中進行（填裝置符號）．
（3）在分解釜C中加入的Y為少量濃硫酸，其作用是催化劑，優點是用量少，缺點是腐蝕設備．
（4）反應②為放熱（填“放熱”或“吸熱”）反應．反應溫度控制在50-60℃，溫度過高的安全隱患是溫度過高會導致爆炸．
（5）中和釜D中加入的Z最適宜的是c（填編號）
a．NaOH         b．CaCO₃   c．NaHCO₃     d．CaO
（6）蒸餾塔F中的餾出物T和P分別為丙酮和苯酚，判斷的依據是丙酮的沸點低于苯酚．
（7）用該方法合成苯酚和丙酮的優點是原子利用率高．

Answer 1

分析 用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮，由給予的反應信息，異丙苯與氧氣在反應器A中發生氧化反應生成，在蒸發器中分離出，未反應的異丙苯進行循環利用，在分解釜中在濃硫酸作催化劑條件下分解得到、，在中和釜中加入Z，目的是中和硫酸，且不能與苯酚反應，可以是碳酸氫鈉，然后用水洗滌，再經過蒸餾，由于丙酮的沸點低于苯酚，則T為丙酮、P為苯酚．
（1）在反應器A發生信息中的反應①，應通入氧氣或空氣；
（2）由上述分析可知，反應①在A中發生，反應②在C中發生；
（3）濃硫酸起催化劑作用，濃硫酸腐蝕性強，會腐蝕設備，
（4）反應②的△H＜0，為放熱反應，含有過氧化物，溫度過高，容易發生爆炸；
（5）加入的Z中和硫酸，且不能與苯酚反應；
（6）沸點越低越先蒸出，處于蒸餾塔的上部；
（7）由異丙苯最終得到苯酚和丙酮，原子利用率高．

解答 解：用異丙苯氧化法生產苯酚和丙酮，由給予的反應信息，異丙苯與氧氣在反應器A中發生氧化反應生成，在蒸發器中分離出，未反應的異丙苯進行循環利用，在分解釜中在濃硫酸作催化劑條件下分解得到、，在中和釜中加入Z，目的是中和硫酸，且不能與苯酚反應，可以是碳酸氫鈉，然后用水洗滌，再經過蒸餾，由于丙酮的沸點低于苯酚，則T為丙酮、P為苯酚．
（1）在反應器A發生信息中的反應①，故需要氧氣或空氣，
故答案為：氧氣或空氣；
（2）由上述分析可知，反應①在反應器中發生，即A裝置，反應②在分解釜中進行，即C裝置，
故答案為：A；C；
（3）在濃硫酸作條件下分解得到、，濃硫酸作作催化劑，濃硫酸腐蝕性強，容易腐蝕設備，
故答案為：催化劑；腐蝕設備；
（4）反應②的△H＜0，為放熱反應，有過氧化物存在，溫度過高會導致爆炸，反應溫度控制在50-60℃，
故答案為：放熱；溫度過高會導致爆炸；
（5）加入Z的目的是中和硫酸，且不能與苯酚反應，
a．NaOH能與硫酸、苯酚反應，故不選；
b．CaCO₃為固體，且與硫酸反應生成的硫酸鈣微溶，會阻止碳酸鈣與硫酸的反應，故b不選；
c．NaHCO₃能與硫酸反應，不與苯酚反應，故c選；
d．CaO能與苯酚反應，且與硫酸反應生成的硫酸鈣微溶，會阻止碳酸鈣與硫酸的反應，故d不選；
故選：c；
（6）由于丙酮的沸點低于苯酚，沸點越低越先蒸出，處于蒸餾塔的上部，則T為丙酮、P為苯酚，
故答案為：丙酮；苯酚；丙酮的沸點低于苯酚；
（7）由異丙苯最終得到苯酚和丙酮，整個過程原子利用率高，
故答案為：原子利用率高．

點評 本題考查有機物的制備實驗方案，涉及對化學工藝流程、裝置及試劑的分析評價等，關鍵是根據實驗目的與給予的反應信息理解工藝流程原理，是對學生綜合能力的考查，難度中等．