Question

17．有关催化剂的催化机理等问题可以从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识，某教师设计了如图所示装置（夹持装置等已省略），其实验操作为：先按图安装好装置，关闭活塞a、b、c，在铜丝的中间部分加热片刻，然后打开活塞a、b、c，通过控制活塞a和b，而有节奏（间歇性）地通入气体，即可在M处观察到明显的实验现象．试回答以下问题：

（1）A中发生反应的化学方程式：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，B的作用：干燥O₂；C中热水的作用：使D中乙醇变为蒸气进入M参加反应，用水浴加热使乙醇气流较平稳．
（2）M处发生反应的化学方程式为2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（3）从M管中可观察到的现象：受热部分的铜丝交替出现变黑、变红的现象，
从中可认识到该实验过程中催化剂参加（填“参加”或“不参加”）化学反应，还可以认识到催化剂起催化作用需要一定的温度．
（4）实验进行一段时间后，如果撤掉酒精灯，反应能（填“能”或“不能”）继续进行，其原因是乙醇的催化氧化反应是放热反应，反应放出的热量能维持反应继续进行．
（5）验证乙醇氧化产物的化学方法是实验结束后，卸下装置F中盛有少量蒸馏水的试管，从中取出少许溶液做银镜反应实验[也可使之与新制Cu（OH）₂悬浊液反应]，来证明乙醛的生成．

Answer 1

分析 （1）A中是过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气；B是吸收氧气中的水蒸气；C是加热乙醇得到乙醇蒸气进入M；
（2）在铜作催化剂、加热条件下，乙醇能被氧气氧化生成乙醛和水；
（3）铜丝做催化剂，和氧气反应生成氧化铜，和乙醇反应又生成铜，M管中铜网黑、红交替出现；催化剂参加反应过程，催化作用需要一定的温度；
（4）实验进行一段时间后，如果撤掉酒精灯，反应能继续进行，说明反应是放热反应；
（5）乙醇被氧化为乙醛，依据醛基检验方法进行设计实验，可以利用银氨溶液或新制的氢氧化铜检验．

解答 解：（1）A中是过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；B是吸收氧气中的水蒸气；C是加热乙醇得到乙醇蒸气进入M，
故答案为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；干燥氧气（或吸收氧气中的水）； C中热水使D中乙醇变为蒸气进入M中参加反应；
（2）在铜作催化剂、加热条件下，乙醇能被氧气氧化生成乙醛和水，所以M处发生反应的化学方程式为2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O，
故答案为：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O；
（3）乙醇的催化氧化反应中，金属铜作催化剂，真正和乙醇反应起到氧化作用的是氧化铜，实验过程中铜网出现黑色，是由于铜和氧气反应生成氧化铜，反应的方程式为2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，铜网由黑色变成红色是由于乙醇和氧化铜反应生成铜，反应的方程式为CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O，在反应前后，实际上铜参加反应，只是在初始反应中作反应物，在最终反应中作生成物，从表面上看没有参加反应，加热说明催化作用需要一定的温度，
故答案为：受热部分的铜丝交替出现变黑、变红的现象；参加；温度；
（4）撤掉酒精灯，反应仍进行，是因醇的催化氧化反应是放热反应，放出的热量满足反应所需温度，
故答案为：能；乙醇的催化氧化反应是放热反应，反应放出的热量能维持反应继续进行；
（5）乙醇被氧化为乙醛，乙醛含有醛基，具有还原性，能被银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液氧化，因此验证乙醇氧化产物的化学方法是：实验结束后，卸下装置F中盛有少量蒸馏水的试管中，加入新制的银氨溶液水浴加热，观察试管壁上有光亮的银镜生成，或取少量的氧化产物于试管中，加入新制的氢氧化铜悬浊液加热，观察有红色的沉淀生成，
故答案为：实验结束后，卸下装置F中盛有少量蒸馏水的试管，从中取出少许溶液做银镜反应实验[也可使之与新制Cu（OH）₂悬浊液反应]，来证明乙醛的生成．

点评 本题考查了物质性质的实验验证方法和实验设计，主要是过氧化氢的分解反应，乙醇的催化氧化产物判断和检验，注意：催化剂实际上在反应中参加反应，只是在初始反应中作反应物，在最终反应中作生成物，从表面上看没有参加反应，题目难度中等．