Question

14．某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验，并检验反应的主产物．

（1）实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请用化学反应方程式解释这一现象2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O．在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明乙醇氧化反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）甲和乙两个水浴作用不相同．甲的作用是加热产生乙醇蒸气；乙的作用是冷凝产物．
（3）反应进行一段时间后，干燥试管a中能收集到的有机物都有CH₃CHO、C₂H₅OH （填结构简式）．该反应的主产物与新制氢氧化铜发生反应的化学方程式是：CH₃CHO+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$CH₃COONa+Cu₂O↓+3H₂O，集气瓶中收集到的气体的主要成分是N₂（填化学式）．
（4）若试管a中收集到的液体有刺激性气味，用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有CH₃COOH （填结构简式），要除去该物质，可先在混合液中加入c （填写字母），然后蒸馏，得到主产物．
a．饱和氯化钠溶液    b．苯    c．饱和碳酸氢钠溶液      d．四氯化碳．

Answer 1

分析 （1）乙醇在铜做催化剂条件被氧气氧化成乙醛，属于加氧的氧化反应，方程式为：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{铜}$2CH₃CHO+2H₂O，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该反应是放热反应；
（2）依据乙醇和乙醛的物理性质：二者都容易挥发．乙醇是反应物，应转化成乙醇蒸汽进入到硬质试管内参与反应；乙醛是产物，降低温度使其转化成液态，所以前者用热水浴，后者用冷水浴；
（3）根据物质的沸点高低不同来确定获得的物质，该反应的主产物为乙醛，与新制氢氧化铜发生反应生成乙酸钠、氧化亚铜和水，结合空气的成分以及发生的反应确定剩余的气体成分；
（4）酸能使紫色石蕊试纸显红色，乙酸具有酸的通性，碳酸氢钠可以和乙酸反应，其余不可．

解答 解：（1）铜丝变黑是因为发生反应：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；后来变红是因为发生反应：CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O，该反应是乙醇的催化氧化，铜在反应中做催化剂；
熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该反应时一个放热反应，
故答案为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O；放热；
（2）根据反应流程可知：在甲处用热水浴加热使乙醇挥发与空气中的氧气混合，有利于下一步反应；乙处作用为冷水浴，降低温度，使生成的乙醛冷凝成为液体，沉在试管的底部，
故答案为：加热产生乙醇蒸气；冷凝产物；
（3）乙醇的催化氧化实验中的物质：乙醇、乙醛的沸点高低不同，在试管a中能收集这些不同的物质，该反应的主产物为乙醛，与新制氢氧化铜发生反应CH₃CHO+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$CH₃COONa+Cu₂O↓+3H₂O，空气的成分主要是氮气和氧气，氧气参加反应后剩余的主要是氮气，
故答案为：乙醛、乙醇；CH₃CHO+2Cu（OH）₂+NaOH$\stackrel{△}{→}$CH₃COONa+Cu₂O↓+3H₂O；氮气；
（4）若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有乙酸，四个选择答案中，只有碳酸氢钠可以和乙酸反应，生成乙酸钠、水和二氧化碳，实现两种互溶物质的分离用蒸馏法，然后蒸馏，得到主产物，
故答案为：乙酸；c．

点评 本题考查了乙醇的催化氧化实验，掌握化学实验基本操作以及乙醇的催化氧化反应历程是解答的关键，题目难度中等．