Question

9．某研究性学习小组的同学利用如图1装置进行乙醇催化氧化的实验．请分析回答：
        
（1）请写出实验过程中的总的化学反应方程式2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加热}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（2）在不断鼓入空气的情况下，移去酒精灯，反应仍能继续进行，说明乙醇的催化氧化反应是放热反应．进一步研究表明，鼓气速度与反应体系的温度关系曲线如图2所示．鼓气速度过快，反应体系温度反而下降的原因过量的气体将反应体系中的热量带走．
（3）甲和乙两个水浴作用不相同．
甲的作用是加热，使乙醇气化；乙的作用是冷却，收集产物乙醛．
（4）反应进行一段时间后，干燥试管a中能收集到不同的物质，它们是乙醛、乙醇、水．集气瓶中收集到的气体的主要成分是氮气．
（5）在检验生成物的过程中，一位同学很偶然地发现向溴水中加入乙醛溶液，溴水褪色．针对溴水褪色的原因，该小组的同学们经过分析后，提出两种猜想：
①溴水将乙醛氧化为乙酸；
②溴水与乙醛发生加成反应．
请你设计一个简单的实验，探究哪一种猜想正确？用pH试纸检测溴水与褪色后溶液的酸碱性．若酸性明显增强，则猜想①正确；若酸性明显减弱，则猜想②正确．

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）该反应引发后，不需加热即可进行，说明反应是放热的；根据鼓气的速度和反应体系温度之间的关系来回答；
（3）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；
（4）根据物质的沸点高低不同来确定获得的物质，结合空气的成分以及发生的反应确定剩余的气体成分；
（5）若是乙醛被氧化，则有乙酸和溴化氢生成，溶液呈强酸性；若是发生加成反应，则生成饱和含溴有机物，溶液仍为中性，故可利用酸碱指示剂来确定哪种猜想是正确的．

解答 解：（1）乙醇在通作催化剂时，可以被氧气氧化为乙醛，反应的方程式为：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加热}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O，
故答案为：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加热}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O；
（2）实验时，在不断鼓入空气的情况下，移去酒精灯，反应仍能继续进行，说明反应引发后，不需加热即可进行到底，说明该反应是放热的反应；反应放出的热的多少和乙醇以及氧气的量有关，鼓气多反应放热多，所以开始阶段温度升高，但是过量的气体会将体系中的热量带走，所以后阶段温度降低，
故答案为：放热；过量的气体将反应体系中的热量带走；
（3）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，使乙醇气化；冷却，收集产物乙醛；
（4）乙醇的催化氧化实验中的物质：乙醇、乙醛和水的沸点高低不同，在试管a中能收集这些不同的物质，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、水；氮气；
（5）若是乙醛被氧化，则有乙酸和溴化氢生成，溶液呈强酸性；若是发生加成反应，则生成饱和含溴有机物，溶液仍为中性，所以用pH试纸检测溴水与褪色后溶液的酸碱性，若酸性明显增强，则猜想①正确；若酸性明显减弱，则猜想②正确，
故答案为：用pH试纸检测溴水与褪色后溶液的酸碱性．若酸性明显增强，则猜想①正确；若酸性明显减弱，则猜想②正确．

点评 本题考查了乙醇的催化氧化实验，综合考查学生的分析能力和实验能力，为高考常见题型，侧重考查了醛基官能团的性质和检验应用，注意把握实验的原理以及操作方法，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．