Question

【題目】某化學(xué)小組為研究甲醛和新制Cu(OH)2反應(yīng)，進(jìn)行如下探究，該小組設(shè)計(jì)下圖裝置(氣密性良好并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：向試管中依次加入6molL-1NaOH溶液12mL0.5molL-1CuSO4溶液8mL，振蕩，再加入40%的甲醛溶液6mL，放入65°C水浴中加熱，20min后冷卻至室溫；反應(yīng)過程中觀察到有紅色固體生成，有少量氣體產(chǎn)生并收集該氣體�；卮鹣铝袉栴}：

已知：Cu2O易溶于濃氨水形成[Cu ( NH3)4]＋(無色），它在空氣中能被氧化為[Cu(NH3)4]2+(藍(lán)色)。

(1)實(shí)驗(yàn)中NaOH溶液過量的目的是__________。使用水浴加熱的目的是_______________。

(2)跟乙醛與氫氧化銅的反應(yīng)相似，甲醛和新制Cu (OH)2反應(yīng)的產(chǎn)物為甲酸鈉、氧化亞銅和水。該小組同學(xué)通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，甲醛和新制Cu(OH)2還能發(fā)生下列反應(yīng)：

HCHO+Cu(OH)2Cu+CO↑+2H2O

HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH2Cu2O+Na2CO3+6H2O

小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)中紅色固體產(chǎn)物的組成作出猜想：銅或氧化亞銅或它們的混合物；為了驗(yàn)證固體產(chǎn)物，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(以下每步均充分反應(yīng)）：

①搖動(dòng)錐形瓶 i 的目的是_________。

②錐形瓶 ii 中固體完全溶解得到深藍(lán)色溶液的離子方程式為__________。

③將容量瓶 ii 中的溶液稀釋 100 倍后，溶液的顏色與容量瓶 i 相近。由此可知固體產(chǎn)物的組成及物質(zhì)的量之比約為__。

(3)為進(jìn)一步確認(rèn)生成的氣體是CO，將收集的氣體利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(部分夾持儀器略去）。

①無水氯化鈣的作用是______。

②實(shí)驗(yàn)中“先通氣，后加熱” 的目的是_____。

③證明氣體是CO的現(xiàn)象________。

(4)甲醛與氫氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，甲醛可能被氧化的產(chǎn)物為甲酸鈉或碳酸鈉。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明溶液中甲醛的氧化產(chǎn)物：__。

Answer 1

【答案】提供堿性溶液環(huán)境或OH-與Cu(OH)2反應(yīng)生成[Cu(OH)4]2- 受熱均勻便于控制溫度 有利于溶液與空氣中的氧氣接觸 2Cu+8NH3H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++ 4OH-+ 6 H2O n(Cu2O):n(Cu)=1:200 吸收水蒸氣 排盡裝置中的空氣， 防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸 黑色粉末變?yōu)榧t色 ， 澄清的石灰水變渾濁 取少量反應(yīng)后的澄清溶液于試管中，滴入過量的鹽酸，若無氣泡產(chǎn)生，說明甲醛被氧化成甲酸鈉，若有氣泡產(chǎn)生，說明甲醛被氧化為碳酸鈉

【解析】

根據(jù)題干信息分析可知，實(shí)驗(yàn)中向試管依次加入6molL-1NaOH溶液12mL，0.5molL-1CuSO4溶液8mL，可知，堿過量，振蕩發(fā)生反應(yīng)Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，堿性條件下再加入40%的甲醛溶液6mL，放入65°C水浴中加熱，發(fā)生反應(yīng)2Cu(OH)2+HCHO+NaOHCu2O↓+3H2O+HCOONa，也可能發(fā)生反應(yīng)HCHO+Cu(OH)2Cu+CO↑+2H2O，HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH2Cu2O↓+Na2CO3+6H2O，因此紅色固體可能是Cu2O和Cu的混合物，氣體為CO，可根據(jù)已知“Cu2O易溶于濃氨水”驗(yàn)證固體產(chǎn)物，根據(jù)CO具有還原性驗(yàn)證氣體為CO，據(jù)此分析解答問題。

(1)由上述分析，實(shí)驗(yàn)中NaOH的目的是提供堿性溶液環(huán)境或OH-與Cu(OH)2反應(yīng)生成[Cu(OH)4]2-，水浴加熱的目的是使受熱均勻便于控制溫度；

(2)①已知[Cu(NH3)4]＋在空氣中能被氧化為[Cu(NH3)4]2+，搖動(dòng)錐形瓶ⅰ有利于溶液與空氣中的氧氣接觸；

②剩余固體為Cu，與濃氨水反應(yīng)生成深藍(lán)色的四氨合銅離子，反應(yīng)的離子方程式為2Cu+8NH3H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O；

③將容量瓶ii中的溶液稀釋100倍后，溶液的顏色與容量瓶i相近，說明ii中的溶液的濃度是i中的溶液的100倍，又Cu2O~2[Cu(NH3)4]2+，Cu~[Cu(NH3)4]2+，則有n(Cu2O):n(Cu)=1:200；

(3)①無水氯化鈣可吸收CO氣體中混有的水蒸氣；

②CO與空氣混合加熱可能會(huì)爆炸，有安全隱患，因此實(shí)驗(yàn)中“先通氣，后加熱目的是為了”排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

③CO具有還原性，可與黑色的CuO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成紅色的銅，并生成CO2氣體，因此氣體是CO的現(xiàn)象為黑色粉末變?yōu)榧t色，澄清的石灰水變渾濁；

(4)甲醛可能被氧化的產(chǎn)物為甲酸鈉或碳酸鈉，碳酸鈉可與鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體，而甲酸鈉不可以，因此證明溶液中甲醛的氧化產(chǎn)物時(shí)，可取少量反應(yīng)后的澄清溶液于試管中，滴入過量的鹽酸，若無氣泡產(chǎn)生，說明甲醛被氧化成甲酸鈉，若有氣泡產(chǎn)生，說明甲醛被氧化為碳酸鈉。