Question

1．甲酸（HCOOH）是一種有刺激性氣味的無色液體，有很強(qiáng)的腐蝕性、較強(qiáng)的還原性．熔點(diǎn)8.4℃，沸點(diǎn)100.7℃，能與水、乙醇互溶，加熱至160℃即分解成二氧化碳和氫氣．
（1）實(shí)驗(yàn)室可用甲酸與濃硫酸共熱制備一氧化碳：HCOOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;濃硫酸\;\;\;\;\;}}{80℃-90℃}$H₂O+CO↑，實(shí)驗(yàn)的部分裝置如圖1所示．制備時先加熱濃硫酸至80℃-90℃，再逐滴滴入甲酸．
①請從圖2中挑選所需的儀器，補(bǔ)充圖中虛線方框中缺少的氣體發(fā)生裝置：ac、e（填選項(xiàng)序號）（必要的塞子、玻璃管、橡膠管、固定裝置已省略）．其中，溫度計(jì)的水銀球應(yīng)該處于液面以下，但不能接觸燒瓶底部位置．

②裝置Ⅱ的作用是防止水槽中的水因倒吸流入蒸餾燒瓶中．
（2）實(shí)驗(yàn)室可用甲酸制備甲酸銅．其方法是先用硫酸銅和碳酸氫鈉作用制得堿式碳酸銅，堿式碳酸銅再與甲酸反應(yīng)制得四水甲酸銅晶體．相關(guān)的化學(xué)方程式是：
2CuSO₄+4NaHCO₃=Cu（OH）₂•CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O
Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O=2Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ、堿式碳酸銅的制備：
NaHCO₃（固體）、CuSO₄•5H₂O（晶體）$→_{研磨}^{Ⅰ}$$→_{熱水中反應(yīng)}^{Ⅱ}$…Cu（OH）₂•CuCO₃（固體）
①步驟ⅰ是將一定量CuSO₄•5H₂O晶體和NaHCO₃固體一起放到研缽中研磨，其目的是研細(xì)并混合均勻．
②步驟ⅱ是在攪拌下將固體混合物分多次緩慢加入熱水中，反應(yīng)溫度控制在70℃-80℃，如果看到出現(xiàn)黑色固體（填寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），說明溫度過高．
③步驟ⅱ的后續(xù)操作有過濾、洗滌．檢驗(yàn)沉淀是否已洗滌干凈的方法為取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀已洗滌干凈，若產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀未洗滌干凈．
Ⅱ、甲酸銅的制備：
將Cu（OH）₂•CuCO₃固體放入燒杯中，加入一定量熱的蒸餾水，再逐滴加入甲酸至堿式碳酸銅恰好全部溶解，趁熱過濾除去少量不溶性雜質(zhì)．在通風(fēng)櫥中蒸發(fā)濾液至原體積的$\frac{1}{3}$時，冷卻析出晶體，過濾，再用少量無水乙醇洗滌晶體2～3次，晾干，得到產(chǎn)品．
④“趁熱過濾”中，必須“趁熱”的原因是防止甲酸銅晶體析出．
⑤用乙醇洗滌晶體的目的是防止甲酸銅晶體析出．
（3）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明甲酸具有較強(qiáng)的還原性：往甲酸溶液中滴加氫氧化鈉溶液調(diào)成堿性．再取該溶液幾滴滴加到2mL新制銀氨溶液中，水浴加熱，有銀鏡生成，則說明甲酸具有較強(qiáng)的還原性．

Answer 1

分析 （1）①該制備原理符合：液體+液體$\stackrel{△}{→}$氣體，且需控制反應(yīng)的溫度，用分液漏斗添加甲酸，在蒸餾燒瓶中反應(yīng)；
②生成的氣體中含有HCOOH，HCOOH易溶于水，B起安全瓶作用；
（2）①研磨使CuSO₄•5H₂O晶體和NaHCO₃固體混合均勻；
②溫度過高，堿式碳酸銅會分解生成CuO；
③堿式碳酸銅表面會附著硫酸根離子，用氯化鋇溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子判斷；
④甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大，需趁熱過濾；
⑤甲酸銅易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑，洗去晶體表面的水和其它雜質(zhì)，減少甲酸銅晶體的損失；
（3）甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，可以證明甲酸具有還原性．

解答 解：（1）①該制備原理符合：液體+液體$\stackrel{△}{→}$氣體，用分液漏斗添加甲酸，在蒸餾燒瓶中反應(yīng)，故選ac，且需控制反應(yīng)的溫度，溫度計(jì)水銀球應(yīng)在液面以下，但不能接觸燒瓶底部，
故答案為：ac；液面以下，但不能接觸燒瓶底部；
②生成的氣體中含有HCOOH，HCOOH易溶于水，B起安全瓶作用，防止水因倒吸而流入蒸餾燒瓶中，
故答案為：防止水槽中的水因倒吸流入蒸餾燒瓶中；
（2）①將一定量CuSO₄•5H₂O晶體和NaHCO₃固體一起放到研缽中研磨，其目的是：研細(xì)并混合均勻，使反應(yīng)充分，
故答案為：研細(xì)并混合均勻；
②溫度過高，堿式碳酸銅會分解生成黑色的CuO，
故答案為：出現(xiàn)黑色固體；
③堿式碳酸銅表面會附著硫酸根離子，檢驗(yàn)洗滌干凈方法：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀已洗滌干凈，若產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀未洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀已洗滌干凈，若產(chǎn)生白色沉淀，說明沉淀未洗滌干凈；
④甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大，如果冷卻，會有晶體析出，降低產(chǎn)率，因此需趁熱過濾，防止甲酸銅晶體析出，
故答案為：防止甲酸銅晶體析出；
⑤甲酸銅易溶于水，不能用蒸餾水洗滌，故需用乙醇進(jìn)行洗滌，洗去晶體表面的水及其它雜質(zhì)，減少甲酸銅晶體的損失，
故答案為：洗去晶體表面的水和其它雜質(zhì)，并減少甲酸銅晶體的損失；
（3）甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，可以證明甲酸具有還原性，具體實(shí)驗(yàn)方案為：往甲酸溶液中滴加氫氧化鈉溶液調(diào)成堿性．再取該溶液幾滴滴加到2mL新制銀氨溶液中，水浴加熱，有銀鏡生成，
故答案為：往甲酸溶液中滴加氫氧化鈉溶液調(diào)成堿性．再取該溶液幾滴滴加到2mL新制銀氨溶液中，水浴加熱，有銀鏡生成，則說明甲酸具有較強(qiáng)的還原性．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，涉及對裝置與操作的分析評價、基本操作、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，是對化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合考查，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)原則．