Question

下面是某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，請(qǐng)你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。

I．課本介紹了乙醇氧化的實(shí)驗(yàn)：把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰加熱，待銅絲表面變黑后立即把它插入盛有約2 mL乙醇的試管里，反復(fù)操作幾次。注意聞生成物的氣味，并觀(guān)察銅絲表面的變化。

（1）小趙同學(xué)用化學(xué)方法替代“聞生成物的氣味”來(lái)說(shuō)明生成物的出現(xiàn)，該化學(xué)方法中所另加的試劑及出現(xiàn)的主要現(xiàn)象是：                                                 。（用所學(xué)的知識(shí)回答）。

（2）小趙同學(xué)在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。該同學(xué)為解釋上述現(xiàn)象，提出三種猜想：（注：褪色原因只有一種）

①溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)；②                     ；③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸。

為探究哪種猜想正確，小李同學(xué)提出了

如下兩種實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：用pH試紙檢測(cè)溴水褪色后溶液的酸堿性；

方案二：測(cè)定反應(yīng)前溴水中Br₂的物質(zhì)的量和反應(yīng)后溶液中Br^—離子的物質(zhì)的量。

（3）根據(jù)方案一，若                          ，則猜想②不成立。

（4）小李同學(xué)認(rèn)為：假設(shè)測(cè)得反應(yīng)前溴水中Br₂的物質(zhì)的量為amol，若測(cè)得反應(yīng)后n(Br^—)＝    mol，則說(shuō)明溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)。

（5）小吳同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：①按物質(zhì)的量之比為1:5配制KBrO₃—KBr溶液，加合適的適量的酸，完全反應(yīng)并稀至1L，生成0.5molBr₂。②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后將所得溶液稀釋為100mL，準(zhǔn)確量取其中10mL。③加入過(guò)量的AgNO₃溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥后稱(chēng)量得到淡黃色固體0.188g。若已知CH₃COOAg易溶于水。

試通過(guò)計(jì)算判斷：溴與乙醛發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                         ；

小張同學(xué)認(rèn)為合適的酸既不是硫酸也不是鹽酸，這是為什么？                                 。

Ⅱ．小錢(qián)同學(xué)利用下圖裝置進(jìn)行乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)并制取乙醛(試管丙中用水吸收產(chǎn)物)，圖中鐵架臺(tái)等裝置已略去。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先加熱玻璃管中的銅絲，約lmin后鼓入空氣。

請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：

（1）乙醇發(fā)生催化氧化的化學(xué)方程式為                                                     。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小錢(qián)同學(xué)將甲裝置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是                            _。

小孫同學(xué)認(rèn)為：由于小錢(qián)同學(xué)裝置設(shè)計(jì)上的缺陷，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)可能會(huì)                ____________。

（3）反應(yīng)發(fā)生后，移去酒精燈，利用反應(yīng)自身放出的熱量可維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。進(jìn)一步探究表明，鼓氣速度與反應(yīng)體系的溫度關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示。

請(qǐng)你解釋鼓氣速度過(guò)快，反應(yīng)體系溫度反而下降的原因是：                                    。

你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)中“鼓氣速度”這一變量可用                                           來(lái)計(jì)量。

 

Answer 1

【答案】

I．（1）銀氨溶液，出現(xiàn)銀鏡或新制氫氧化銅懸濁液，產(chǎn)生磚紅色沉淀。 (2分)

（2）②溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)           (2分) 

（3）若用pH試紙檢測(cè)褪色后溶液的酸性明顯增強(qiáng)，則猜想②不成立 (2分) 

（4）a        (2分)  （5）CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr               (2分) 

Cl^-  、SO₄^2-與過(guò)量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。 (2分) 

Ⅱ．（1）2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O       (2分) 

（2）使生成乙醇蒸氣的速率加快且較均勻     發(fā)生倒吸          (2分) 

（3）過(guò)量的氣體將體系中的熱量帶走 (2分)     單位時(shí)間內(nèi)甲中的氣泡數(shù) （1分）   

【解析】

試題分析：I．（1）乙醇催化氧化生成乙醛，乙醛中含有醛基，因此可以通過(guò)檢驗(yàn)醛基來(lái)檢驗(yàn)生成物，所以需要的試劑是銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是出現(xiàn)銀鏡或產(chǎn)生磚紅色沉淀。

（2）溴水褪色，這說(shuō)明反應(yīng)中單質(zhì)溴被消耗。由于乙醛分子中含有甲基和醛基，所以可逆的原因是①溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)；②溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)；③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸。

（3）如果溴單質(zhì)與醛基發(fā)生加成反應(yīng)，則溶液的酸性降低。如果與甲基發(fā)生取代反應(yīng)，則溶液的酸性增強(qiáng)。所以根據(jù)方案一，若用pH試紙檢測(cè)褪色后溶液的酸性明顯增強(qiáng)，則猜想②不成立。

（4）如果發(fā)生的是取代反應(yīng)，則必然生成溴化氫，因此根據(jù)溴原子守恒可知，反應(yīng)后的溶液中如果n(Br^—)＝amol，則說(shuō)明溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)。

（5）已知CH₃COOAg易溶于水，這說(shuō)明生成的淡黃色沉淀應(yīng)該是溴化銀，物質(zhì)的量＝0.188g＝188g/mol＝0.001mol.反應(yīng)前溶液中單質(zhì)溴的物質(zhì)的量＝0.5mol××＝0.0005mol，其中溴原子的物質(zhì)的量＝0.0005mol×2＝0.001mol，恰好等于生成的溴化銀的物質(zhì)的量，這說(shuō)明單質(zhì)溴與乙醛發(fā)生的是氧化反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr。由于Cl^-  、SO₄^2-與過(guò)量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，所以合適的酸不是硫酸也不是鹽酸。

Ⅱ．（1）乙醇再催化劑的作用下發(fā)生催化氧化生成乙醛和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O。

（2）反應(yīng)中需要乙醇?xì)怏w，而乙醇的沸點(diǎn)大約是78℃，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)，小錢(qián)同學(xué)將甲裝置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是使生成乙醇蒸氣的速率加快且較均勻；由于乙醇以及生成的乙醛都是與水互溶的，因此丙裝置中導(dǎo)管直接插入到溶液中容易發(fā)生倒吸。

（3）如果鼓起速度過(guò)快，則過(guò)量的氣體將體系中的熱量帶走，從而使溫度降低；由于氣體溶于水會(huì)產(chǎn)生氣泡，所以該實(shí)驗(yàn)中“鼓氣速度”這一變量可用單位時(shí)間內(nèi)甲中的氣泡數(shù)來(lái)計(jì)量。

考點(diǎn)：考查溴水與乙醛反應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)探究以及乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)