Question

17．有关催化剂的催化机理等问题可从“乙醇催化氧化实验”得到一些认识．下图是某化学兴趣小组设计的乙醇催化氧化的实验装置．（提示：通常用新制的Cu（OH）₂悬浊液产生砖红色沉淀来检验物质中含有醛基）

请据图回答以下问题：
（1）仪器连接安装完毕，进行实验前如何检验装置的气密性？答：关闭活塞K₂，打开K₁，点燃B处酒精灯，A中液体压入长管中；停止加热冷却至室温，A中恢复原状（或关闭K₁，打开K₂，点燃B处酒精灯，D中长管口冒气泡；停止加热冷却至室温，D中液体倒吸入长管形成一段水柱），说明气密性良好；
（2）对A中的乙醇采用水浴加热的目的是为使A中乙醇较长时间地平稳地气化成乙醇蒸气；
（3）实验时，点燃B处的酒精灯后，先预热直玻璃管，再集中火焰加热铜丝，随后向装置中不断地缓缓鼓入空气，此时B中观察到的现象是铜丝由红色变为黑色，很快又变为红色，发生的主要反应的化学方程式为2CH₃CH₂OH+O₂$\stackrel{△}{→}$2CH₃CHO+2H₂O，当反应进行一段时间后，移去酒精灯，继续不断缓缓地鼓入空气，B中仍重复如上现象，说明B处发生的反应是一个放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（4）装置C的作用是检验乙醇氧化产生的H₂O，能在此处观察到的现象是白色粉末变为蓝色晶体；
（5）装置D中的现象是产生砖红色沉淀．

Answer 1

分析 水浴加热条件下，乙醇挥发，与空气在B中发生催化反应，C用于检验生成水，D用于检验乙醛．
（1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；一般用到的方法有：空气热胀冷缩法、注水法、抽气或压气法等，据此进行分析解答即可；
（2）加热乙醇能够得到平稳的乙醇蒸汽；
（3）乙醇催化氧化过程中，铜先与氧气加热反应生成氧化铜，氧化铜再与乙醇反应生成乙醛和铜、水，移去酒精灯，继续不断缓缓地鼓入空气，B中仍重复如上现象，说明该反应为放热反应，放出的热量能够维持反应的进行；
（4）硫酸铜为白色固体，极易结合水生成蓝色的五水硫酸铜，通常用此检验水的存在；
（5）乙醛含有醛基能够与新制的氢氧化铜反应生成氧化亚铜、乙酸和水．

解答 解：水浴加热条件下，乙醇挥发，与空气在B中发生催化反应，C用于检验生成水，D用于检验乙醛．
（1）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏，方法为：关闭活塞K₂，打开K₁，点燃B处酒精灯，A中液体压入长管中；停止加热冷却至室温，A中恢复原状（或关闭K₁，打开K₂，点燃B处酒精灯，D中长管口冒气泡；停止加热冷却至室温，D中液体倒吸入长管形成一段水柱），说明气密性良好；
故答案为：关闭活塞K₂，打开K₁，点燃B处酒精灯，A中液体压入长管中；停止加热冷却至室温，A中恢复原状（或关闭K₁，打开K₂，点燃B处酒精灯，D中长管口冒气泡；停止加热冷却至室温，D中液体倒吸入长管形成一段水柱），说明气密性良好；
（2）对A中的乙醇采用水浴加热的目的是为使A中乙醇较长时间地平稳地气化成乙醇蒸气；
故答案为：为使A中乙醇较长时间地平稳地气化成乙醇蒸气；
（3）乙醇催化氧化过程中，铜先与氧气加热反应生成氧化铜，氧化铜再与乙醇反应生成乙醛和铜、水，所以
实验时，点燃B处的酒精灯后，先预热直玻璃管，再集中火焰加热铜丝，看到的现象为：丝由红色变为黑色，很快又变为红色，反应方程式：2CH₃CH₂OH+O₂$\stackrel{△}{→}$2CH₃CHO+2H₂O，移去酒精灯，继续不断缓缓地鼓入空气，B中仍重复如上现象，说明该反应为放热反应，放出的热量能够维持反应的进行；
故答案为：预热直玻璃管；铜丝由红色变为黑色，很快又变为红色；2CH₃CH₂OH+O₂$\stackrel{△}{→}$2CH₃CHO+2H₂O；放热；
（4）硫酸铜为白色固体，极易结合水生成蓝色的五水硫酸铜，通常用此检验水的存在；
故答案为：检验乙醇氧化产生的H₂O；白色粉末变为蓝色晶体；
（5）乙醛含有醛基能够与新制的氢氧化铜反应生成砖红色的氧化亚铜、乙酸和水，所以看到的现象为：产生砖红色沉淀；
故答案为：产生砖红色沉淀．

点评 本题考查了乙醇的催化氧化，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，明确乙醇的性质及催化氧化反应的原理是解题关键，题目难度不大．