Question

5．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$→_{Nia△}^{H_{2}}$CH₃CH₂CH₂CH₂OH；
CO的制备原理：HCOOH$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$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）若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中b的作用是安全瓶防倒吸； C中盛装的试剂是NaOH溶液．
（2）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④⑤①②③（或④⑤①③②）（填序号）．
①足量饱和Na₂SO₃溶液     ②酸性KMnO₄溶液   ③石灰水④无水CuSO₄   ⑤品红溶液
（3）如图所示装置工作时均与H₂有关．
①图2所示装置中阳极的电极反应式为MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
②图3所示装置中，通入H₂一极的电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
③某同学按图4所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H₂．该结论不严密（填“严密”或“不严密”），你的理由是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（用离子方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）若用以上装置制备干燥纯净的CO，生成的CO中含有甲酸、水，可用氢氧化钠除去甲酸，用浓硫酸干燥；
（2）溶液中有水，所以先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）①阳极上失电子发生氧化反应．
②根据氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水．
③根据反应现象知，溶液中没有铁离子，原因是部分铁未被氧化，导致剩余的铁和铁离子反应生成亚铁离子．

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C装置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的作用是安全瓶防倒吸，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：安全瓶防倒吸； NaOH溶液；
（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）①阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
②氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
故答案为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应现象知，该反应中部分铁未参加反应导致剩余的铁和铁离子反应生成二价铁离子，
离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，所以说不严密，
故答案为：不严密； 2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．

点评 本题考查有机物合成方案的设计、电化学知识，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、明确溶液中离子的移动方向是解答该题的关键，易错点是氢氧燃料电池中电极的判断．