Question

14．下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务．
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2mL乙醇的试管里，反复操作几次．注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化．
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是银氨溶液，出现银镜或新制氢氧化铜悬浊液，产生砖红色沉淀．（用所学的知识回答）
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色．该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②溴与乙醛发生加成反应；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸．
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^-的物质的量．
（3）方案一是否可行否（填“是”或“否”），理由是不论是发生取代反应还是发生氧化反应，溶液的酸性均增强．
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n（Br^-）=amol，则说明溴与乙醛发生取代反应．
（5）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1：5配制KBrO₃-KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0.5molBr₂．
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL．
③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g．
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr．
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸．依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40%的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）．已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全．有关物质的沸点见表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH．
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在试管A的反应液中；目的是测量反应溶液的温度；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在略低于试管A的支管口处，目的是收集含乙酸的馏分．
（3）烧杯B内盛装的液体可以是乙二醇或甘油（写出一种即可，在题给物质中找）．

Answer 1

分析 Ⅰ（1）醛类物质可以和银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液反应；
（2）根据乙醛的结构、化学性质判断乙醛与溴水可能发生的反应类型；
（3）根据①乙醛与溴发生取代反应和③发生氧化还原反应后的溶液都为酸性溶液分析；
（4）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部参与反应：取代反应后生成n（Br^-）=a mol，加成反应后n（Br^-）=0 mol，氧化反应后n（Br^-）=2amol据此进行解答；
（5）依据加入过量AgN0₃溶液，得到淡黄色沉淀为AgBr，根据质量求出其物质的量，再分析反应；
Ⅱ（1）根据乙醛与氧气发生氧化反应生成乙酸；
（2）根据实验开始时温度计应测量反应的温度，控制反应温度为60℃～80℃；根据蒸馏原理，温度计测量的是蒸气的温度；
（3）根据乙酸的沸点为117.9℃，要想通过蒸馏的方法得到乙酸，B内盛装的液体的沸点应大于117.9℃．

解答 解：Ⅰ（1）乙醇催化氧化的产物是乙醛，乙醛可以和新制银氨溶液反应得到银镜或与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀氧化亚铜，
故答案为：银氨溶液，出现银镜或新制氢氧化铜悬浊液，产生砖红色沉淀；
（2）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部参与反应，可能发生的反应有三种情况：取代反应、加成反应、氧化反应，所以②为溴与乙醛发生加成反应，
故答案为：溴与乙醛发生加成反应；
（3）由于乙醛与溴发生取代反应，反应后溶液为酸性，而发生氧化还原反应后的溶液也是酸性，所以无法通过测定溶液的pH判断反应原理，故答案为：否；不论是发生取代反应还是发生氧化反应，溶液的酸性均增强；
（4）由于乙醛是足量的，乙醛中官能团为-CHO，溴水中的溴全部参与反应：取代反应后生成n（Br^-）=a mol，加成反应后n（Br^-）=0 mol，氧化反应后n（Br^-）=2amol，
故答案为：a；
（5）得到固体0.188g为AgBr的质量，n（AgBr）=$\frac{0.188g}{188g/mol}$=0.001mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），则反应应为氧化反应，其反应方程式为：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
故答案为：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
Ⅱ（1）乙醛与氧气发生氧化反应生成乙酸，方程式为：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH，故答案为：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH；
（2）实验开始时温度计应测量反应的温度，控制反应温度为60℃～80℃，所以实验开始时温度计水银球的位置应在试管A的反应液中；由蒸馏原理可知，温度计测量的是蒸气的温度，所以温度计水银球的位置应在试管A的支管口处，
故答案为：试管A的反应液中；测量反应溶液的温度；试管A的支管口处；收集含乙酸的馏分；
（3）乙酸的沸点为117.9℃，要想通过蒸馏的方法得到乙酸，B内盛装的液体的沸点应大于117.9℃，由表可知烧杯B内盛装的液体可以是乙二醇或甘油，
故答案为：乙二醇或甘油（只写一个）．

点评 本题考查了醛基官能团的性质和检验应用，乙醇的催化氧化实验以及乙酸的制备，注意从取代反应、加成反应、氧化反应的反应特征分析，题目难度中等．