Question

3．螞蟻分泌的蟻酸主要成分是甲酸（結(jié)構(gòu)式為，K_a=1.8×10^-4），通常情況下是一種無色易揮發(fā)的液體．甲酸在濃硫酸作用下容易分解產(chǎn)生CO．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對HCOOH的性質(zhì)進(jìn)行了以下探究：
I、該組同學(xué)選擇如圖1所示的裝置探究HCOOH在濃硫酸作用下分解產(chǎn)生了CO，請完成下列各小題．

（1）寫出甲酸分解的化學(xué)方程式HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O；
（2）裝置的連接順序acbfged；
（3）HCOOH的分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象D中黑色粉末變成紅色，C中澄清石灰水變渾濁；
（4）該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有一處明顯的缺陷是無尾氣處理裝置；
II、該組同學(xué)分析了甲酸分子結(jié)構(gòu)后，認(rèn)為甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，并設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)．
（5）依圖所示的實(shí)驗(yàn)，加熱20分鐘后并沒有出現(xiàn)光亮的銀鏡．請解釋實(shí)驗(yàn)中沒有產(chǎn)生銀鏡的原因由于HCOOH的酸性較強(qiáng)，破壞了發(fā)生銀鏡反應(yīng)的堿性條件；
（6）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的解釋先將HCOOH用NaOH溶液中和至弱堿性，再加入到銀氨溶液中進(jìn)行銀鏡反應(yīng)，若產(chǎn)生光亮的銀鏡，說明HCOOH發(fā)生銀鏡反應(yīng)需在堿性環(huán)境下進(jìn)行．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理探究HCOOH在濃硫酸作用下分解產(chǎn)生了CO，要檢驗(yàn)CO，則通過CuO粉末加熱還原，用澄清石灰水檢驗(yàn)有二氧化碳產(chǎn)生即可，但防止二氧化碳?xì)怏w的干擾，所以首先應(yīng)將生成的氣體通入氫氧化鈉溶液除去可能含有的二氧化碳酸性氣體，再通入CuO粉末加熱還原，最后將生成的氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)，據(jù)此分析；
（1）甲酸在濃硫酸作用下易分解產(chǎn)生CO和水；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理探究HCOOH在濃硫酸作用下分解產(chǎn)生了CO，即將生成的氣體首先通入氫氧化鈉溶液除去可能含有的二氧化碳酸性氣體，再通入CuO粉末加熱還原，最后將生成的氣體通入澄清石灰水檢驗(yàn)；
（3）根據(jù)CO還原氧化銅生成紅色的銅和二氧化碳判斷；
（4）CO有毒，無尾氣處理裝置；
（5）根據(jù)甲酸的醛基在堿性條件下被銀氨溶液氧化，產(chǎn)生光亮的銀鏡分析；
（6）根據(jù)甲酸的醛基在堿性條件下被銀氨溶液氧化，可以先將溶液調(diào)成堿性再做銀鏡反應(yīng)觀察現(xiàn)象即可判斷．

解答 解：（1）甲酸在濃硫酸作用下易分解產(chǎn)生CO和水，方程式為：HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O，故答案為：HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理探究HCOOH在濃硫酸作用下分解產(chǎn)生了CO，即將生成的氣體首先通入氫氧化鈉溶液除去可能含有的二氧化碳酸性氣體，再通入CuO粉末加熱還原，最后將生成的氣體通入澄清石灰水來檢驗(yàn)是否有二氧化碳生成，所以裝置的連接順序?yàn)閍cbfged，故答案為：cbfged；
（3）根據(jù)（2）的裝置連接，CO還原氧化銅生成紅色的銅和二氧化碳，所以HCOOH的分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是D中黑色粉末變成紅色，C中澄清石灰水變渾濁，故答案為：D中黑色粉末變成紅色，C中澄清石灰水變渾濁；
（4）因?yàn)镃O有毒，所以多余的CO要處理，則該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有一處明顯的缺陷是無尾氣處理裝置，故答案為：無尾氣處理裝置；
（5）甲酸的結(jié)構(gòu)為，分子中含有醛基、羧基，應(yīng)具有還原性和酸性等性質(zhì)，理論上甲酸的醛基在堿性條件下被氧化銀氨溶液氧化，產(chǎn)生光亮的銀鏡，而實(shí)驗(yàn)中沒有出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象的可能原因是由于HCOOH的酸性較強(qiáng)，破壞了發(fā)生銀鏡反應(yīng)的堿性條件，
故答案為：由于HCOOH的酸性較強(qiáng)，破壞了發(fā)生銀鏡反應(yīng)的堿性條件；
（6）根據(jù)甲酸的醛基在堿性條件下被銀氨溶液氧化，所以可以先將溶液調(diào)成堿性再做銀鏡反應(yīng)觀察，則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：先將HCOOH用NaOH溶液中和至弱堿性，再加入到銀氨溶液中進(jìn)行銀鏡反應(yīng)，若產(chǎn)生光亮的銀鏡，說明HCOOH發(fā)生銀鏡反應(yīng)需在堿性環(huán)境下進(jìn)行，故答案為：先將HCOOH用NaOH溶液中和至弱堿性，再加入到銀氨溶液中進(jìn)行銀鏡反應(yīng)，若產(chǎn)生光亮的銀鏡，說明HCOOH發(fā)生銀鏡反應(yīng)需在堿性環(huán)境下進(jìn)行．

點(diǎn)評 本題主要考查了甲酸分解產(chǎn)物的檢驗(yàn)及其甲酸本身的性質(zhì)，解答時(shí)抓住實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理和官能團(tuán)性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．