Question

9．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用如圖1裝置進(jìn)行乙醇催化氧化的實(shí)驗(yàn)．請分析回答：
        
（1）請寫出實(shí)驗(yàn)過程中的總的化學(xué)反應(yīng)方程式2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（2）在不斷鼓入空氣的情況下，移去酒精燈，反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行，說明乙醇的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)．進(jìn)一步研究表明，鼓氣速度與反應(yīng)體系的溫度關(guān)系曲線如圖2所示．鼓氣速度過快，反應(yīng)體系溫度反而下降的原因過量的氣體將反應(yīng)體系中的熱量帶走．
（3）甲和乙兩個(gè)水浴作用不相同．
甲的作用是加熱，使乙醇?xì)饣�；乙的作用是冷卻，收集產(chǎn)物乙醛．
（4）反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，干燥試管a中能收集到不同的物質(zhì)，它們是乙醛、乙醇、水．集氣瓶中收集到的氣體的主要成分是氮?dú)猓?br />（5）在檢驗(yàn)生成物的過程中，一位同學(xué)很偶然地發(fā)現(xiàn)向溴水中加入乙醛溶液，溴水褪色．針對溴水褪色的原因，該小組的同學(xué)們經(jīng)過分析后，提出兩種猜想：
①溴水將乙醛氧化為乙酸；
②溴水與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)．
請你設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，探究哪一種猜想正確？用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性．若酸性明顯增強(qiáng)，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確．

Answer 1

分析 （1）伯醇可以被催化氧化生成醛和水，乙醇催化氧化可以生成乙醛；
（2）該反應(yīng)引發(fā)后，不需加熱即可進(jìn)行，說明反應(yīng)是放熱的；根據(jù)鼓氣的速度和反應(yīng)體系溫度之間的關(guān)系來回答；
（3）依據(jù)乙醇和乙醛的物理性質(zhì)：二者都容易揮發(fā)．乙醇是反應(yīng)物，應(yīng)轉(zhuǎn)化成乙醇蒸汽進(jìn)入到硬質(zhì)試管內(nèi)參與反應(yīng)；乙醛是產(chǎn)物，降低溫度使其轉(zhuǎn)化成液態(tài)，所以前者用熱水浴，后者用冷水��；
（4）根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)高低不同來確定獲得的物質(zhì)，結(jié)合空氣的成分以及發(fā)生的反應(yīng)確定剩余的氣體成分；
（5）若是乙醛被氧化，則有乙酸和溴化氫生成，溶液呈強(qiáng)酸性；若是發(fā)生加成反應(yīng)，則生成飽和含溴有機(jī)物，溶液仍為中性，故可利用酸堿指示劑來確定哪種猜想是正確的．

解答 解：（1）乙醇在通作催化劑時(shí)，可以被氧氣氧化為乙醛，反應(yīng)的方程式為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O，
故答案為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，在不斷鼓入空氣的情況下，移去酒精燈，反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行，說明反應(yīng)引發(fā)后，不需加熱即可進(jìn)行到底，說明該反應(yīng)是放熱的反應(yīng)；反應(yīng)放出的熱的多少和乙醇以及氧氣的量有關(guān)，鼓氣多反應(yīng)放熱多，所以開始階段溫度升高，但是過量的氣體會將體系中的熱量帶走，所以后階段溫度降低，
故答案為：放熱；過量的氣體將反應(yīng)體系中的熱量帶走；
（3）根據(jù)反應(yīng)流程可知：在甲處用熱水浴加熱使乙醇揮發(fā)與空氣中的氧氣混合，有利于下一步反應(yīng)；乙處作用為冷水浴，降低溫度，使生成的乙醛冷凝成為液體，沉在試管的底部，
故答案為：加熱，使乙醇?xì)饣�；冷卻，收集產(chǎn)物乙醛；
（4）乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)中的物質(zhì)：乙醇、乙醛和水的沸點(diǎn)高低不同，在試管a中能收集這些不同的物質(zhì)，空氣的成分主要是氮?dú)夂脱鯕猓�氧氣參加反�?yīng)后剩余的主要是氮?dú)猓?br />故答案為：乙醛、乙醇、水；氮?dú)猓?br />（5）若是乙醛被氧化，則有乙酸和溴化氫生成，溶液呈強(qiáng)酸性；若是發(fā)生加成反應(yīng)，則生成飽和含溴有機(jī)物，溶液仍為中性，所以用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性，若酸性明顯增強(qiáng)，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確，
故答案為：用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性．若酸性明顯增強(qiáng)，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確．

點(diǎn)評 本題考查了乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)，綜合考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，為高考常見題型，側(cè)重考查了醛基官能團(tuán)的性質(zhì)和檢驗(yàn)應(yīng)用，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理以及操作方法，注意從取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)的反應(yīng)特征分析，題目難度中等．