Question

12．某研究性學習小組為合成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，并設計出原料氣的制備裝置（如圖）．
請填寫下列空白：
（1）實驗室現有鋅粒、稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2-丙醇，從中選擇合適的試劑制備氫氣、丙烯，寫出化學反應方程式：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑，（CH₃）₂CHOH $\stackrel{催化劑}{→}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O．
（2）用以上裝置制備干燥純凈的CO，裝置中a和b的作用分別是恒壓，防倒吸．c和d中盛裝的試劑分別是NaOH溶液，濃H₂SO₄．
（3）正丁醛經催化加氫得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品．為純化1-丁醇，該小組查閱文獻得知：①R-CHO+NaHSO₃（飽和）→RCH（OH）SO₃Na↓；②沸點：乙醚34℃，1-丁醇 118℃，并設計出如下提純路線：
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液 $→_{操作2分液}^{乙醇}$有機層 $→_{過濾}^{干燥劑}$ 1-丁醇、乙醚$\stackrel{操作3}{→}$ 純品
試劑1為飽和NaHSO₃溶液，操作1為過濾，操作2為萃取，操作3為蒸餾．

Answer 1

分析 （1）制備氫氣選用鋅粒和稀鹽酸；制備丙烯選用2-丙醇和濃硫酸；
（2）在題給裝置中，a的作用保持分液漏斗和燒瓶內的氣壓相等，以保證分液漏斗內的液體能順利加入燒瓶中；b主要是起安全瓶的作用，以防止倒吸；c為除去CO中的酸性氣體，選用NaOH溶液，d為除去CO中的H₂O，試劑選用濃硫酸；
（3）飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過過濾即可除去；1-丁醇和乙醚的沸點相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開；

解答 解：（1）氫氣可用活潑金屬鋅與非氧化性酸鹽酸通過置換反應制備，氧化性酸如硝酸和濃硫酸與鋅反應不能產生氫氣，方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；2-丙醇通過消去反應即到達丙烯，方程式為：（CH₃）₂CHOH $\stackrel{催化劑}{→}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O，
故答案為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑、（CH₃）₂CHOH $\stackrel{催化劑}{→}$CH₂=CHCH₃↑+H₂O；
（2）甲酸在濃硫酸的作用下通過加熱脫水即生成CO，由于甲酸易揮發，產生的CO中必然會混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸，可以利用NaOH溶液吸收甲酸．又因為甲酸易溶于水，所以必需防止液體倒流，即b的作用是防止倒吸，最后通過濃硫酸干燥CO．為了使產生的氣體能順利的從發生裝置中排出，就必需保持壓強一致，因此a的作用是保持恒壓，
故答案為：恒壓；防倒吸； NaOH溶液；濃H₂SO₄；
（3）粗品中含有正丁醛，根據所給的信息利用飽和NaHSO₃溶液形成沉淀，然后通過過濾即可除去；由于飽和NaHSO₃溶液是過量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇．因為1-丁醇和乙醚的沸點相差很大，因此可以利用蒸餾將其分離開．
故答案為：飽和NaHSO₃溶液；過濾；萃取；蒸餾．

點評 本題考查有機物合成方案的設計，題目難度較大，綜合性較強，答題時注意把握物質的分離、提純方法，把握物質的性質的異同是解答該題的關鍵．