Question

下面是某化學學習小組的同學進行研究性學習的過程，請你參與并協助他們完成相關學習任務。

I．課本介紹了乙醇氧化的實驗：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，反復操作幾次。注意聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化。

（1）小趙同學用化學方法替代“聞生成物的氣味”來說明生成物的出現，該化學方法中所另加的試劑及出現的主要現象是：                                                 。（用所學的知識回答）。

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

①溴與乙醛發生取代反應；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，小李同學提出了

如下兩種實驗方案：

方案一：用pH試紙檢測溴水褪色后溶液的酸堿性；

方案二：測定反應前溴水中Br₂的物質的量和反應后溶液中Br^—離子的物質的量。

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

（4）小李同學認為：假設測得反應前溴水中Br₂的物質的量為amol，若測得反應后n(Br^—)＝    mol，則說明溴與乙醛發生取代反應。

（5）小吳同學設計如下實驗方案：①按物質的量之比為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，準確量取其中10mL。③加入過量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后稱量得到淡黃色固體0.188g。若已知CH₃COOAg易溶于水。

試通過計算判斷：溴與乙醛發生反應的化學方程式為                                         ；

小張同學認為合適的酸既不是硫酸也不是鹽酸，這是為什么？                                 。

Ⅱ．小錢同學利用下圖裝置進行乙醇的催化氧化實驗并制取乙醛(試管丙中用水吸收產物)，圖中鐵架臺等裝置已略去。實驗時，先加熱玻璃管中的銅絲，約lmin后鼓入空氣。

請填寫下列空白：

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

（2）實驗時，小錢同學將甲裝置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是                            _。

小孫同學認為：由于小錢同學裝置設計上的缺陷，實驗進行時可能會                ____________。

（3）反應發生后，移去酒精燈，利用反應自身放出的熱量可維持反應繼續進行。進一步探究表明，鼓氣速度與反應體系的溫度關系曲線如圖所示。

請你解釋鼓氣速度過快，反應體系溫度反而下降的原因是：                                    。

你認為該實驗中“鼓氣速度”這一變量可用                                           來計量。

 

Answer 1

【答案】

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

（2）②溴與乙醛發生加成反應           (2分) 

（3）若用pH試紙檢測褪色后溶液的酸性明顯增強，則猜想②不成立 (2分) 

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

Cl^-  、SO₄^2-與過量的Ag⁺作用也產生沉淀，干擾實驗的進行。 (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     發生倒吸          (2分) 

（3）過量的氣體將體系中的熱量帶走 (2分)     單位時間內甲中的氣泡數 （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，因此可以通過檢驗醛基來檢驗生成物，所以需要的試劑是銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液，實驗現象是出現銀鏡或產生磚紅色沉淀。

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

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

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

（5）已知CH₃COOAg易溶于水，這說明生成的淡黃色沉淀應該是溴化銀，物質的量＝0.188g＝188g/mol＝0.001mol.反應前溶液中單質溴的物質的量＝0.5mol××＝0.0005mol，其中溴原子的物質的量＝0.0005mol×2＝0.001mol，恰好等于生成的溴化銀的物質的量，這說明單質溴與乙醛發生的是氧化反應，反應的方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr。由于Cl^-  、SO₄^2-與過量的Ag⁺作用也產生沉淀，干擾實驗的進行，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生催化氧化生成乙醛和水，反應的化學方程式為2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O。

（2）反應中需要乙醇氣體，而乙醇的沸點大約是78℃，所以實驗時，小錢同學將甲裝置浸在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，因此丙裝置中導管直接插入到溶液中容易發生倒吸。

（3）如果鼓起速度過快，則過量的氣體將體系中的熱量帶走，從而使溫度降低；由于氣體溶于水會產生氣泡，所以該實驗中“鼓氣速度”這一變量可用單位時間內甲中的氣泡數來計量。

考點：考查溴水與乙醛反應原理的實驗探究以及乙醇的催化氧化實驗方案設計與評價