Question

2．实验室可利用甲醇、空气和铜制备甲醛．甲醇和甲醛的沸点和水溶性见如表：

	沸点/℃	水溶性
甲醇	65	混溶
甲醛	-21	混溶

如图是两个学生设计的实验装置，右边的反应装置相同，而左边的气体发生装置不同，分别如（甲）和（乙）所示，试回答：
（1）若按（乙）装置进行实验，则B管中应装CuO，反应的化学方程式为CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu．
（2）若按（甲）装置进行实验，则通入A管的X是空气（或氧气），B中反应的化学方程式为2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．
（3）C中应装的试剂是H₂O．
（4）在仪器组装完成后，加试剂前都必须要进行的操作是检查装置的气密性；添加药品后，如何检验（乙）装置的气密性？导管口伸入水中，手握试管A，试管C水中有气泡生成，松手后，导气管口内形成液柱，表明装置气密性良好．
（5）两种装置中都需加热的仪器是A、B（填“A”，“B”或“C”），加热的方式分别为A水浴加热，B酒精灯加热．实验完成时，都应先停止对B（填“A”，“B”或“C”）的加热，再撤出C中导管．实验完成时，先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，打开铁夹的目的是防止倒吸，其工作原理为：气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大．
（6）你认为哪套装置好？并请说明理由甲，制得的甲醛溶液浓度大．

Answer 1

分析 本实验为物质的制备实验，因有气体参与，所以组装好装置后，应先检验装置的气密性．若按甲装置进行实验，则通入A的X是空气（或氧气），空气中的氧气做氧化剂，B中发生反应的化学方程式为2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙装置进行实验，因没有通空气（或氧气）做氧化剂，则B管中应装入的物质是CuO做氧化剂用，B中发生反应的化学方程式为CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu．因甲醇氧化需要加热，因此B处需加热；为了向B处不断的提供甲醇气体，A处应加热．要想检验实验后C中所得液体确为甲醛溶液，利用醛类的性质即可检验．
（1）乙装置中不通入氧气，则需要利用氧化铜氧化甲醇；
（2）甲装置中不断通入氧气，甲醇与氧气在铜的催化作用下生成甲醛；
（3）甲醛与甲醇都是有毒物质，应进行尾气处理，二者都溶于水，可以用水吸收；
（4）本实验有气体参与，所以组装好装置后，应先检验装置的气密性，根据检查装置装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，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；
（5）甲醇易挥发，利用水浴加热促进其挥发；甲醇氧化反应需要酒精灯加热；实验完成时，装置中还有一部分甲醛未完全进入C装置，用空气可以将生成的甲醛完全进入C装置，所以应先停止对B的加热，再撤出C中导管，实验完成时，先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，目的是防止倒吸；
（6）甲装置氧气充足，制得的甲醛溶液浓度大．

解答 解：（1）乙装置中利用氧化铜氧化甲醇生成甲醛，方程式：CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，
故答案为：CuO；CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu；
（2）甲醇催化氧化，生成甲醛和水，反应为2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O，
故答案为：空气（或氧气）；2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O；
（3）甲醛与甲醇都是有毒物质，应进行尾气处理，二者都溶于水，可以用水吸收；
故答案为：H₂O；
（4）本实验为利用甲醇、空气和铜制备甲醛的实验，有气体参与，所以组装好装置后，应先检验装置的气密性，添加药品后，检验（乙）装置的气密性的方法为：导管口伸入水中构成封闭体系，手握试管A加热，封闭气体热胀冷缩，试管C水中有气泡生成，松手后，导气管口内形成液柱，表明装置气密性良好，
故答案为：检查装置的气密性；导管口伸入水中，手握试管A，试管C水中有气泡生成，松手后，导气管口内形成液柱，表明装置气密性良好；
（5）甲醇的沸点只有65℃，所以利用水浴加热促进其挥发，所以A处用水浴加热；甲醇氧化反应需要温度较高，所以B处用酒精灯加热；实验结束时，装置中还有一部分甲醛未完全进入C装置，用空气可以将生成的甲醛完全进入C装置，所以应先停止对B的加热，再撤出C中导管，因气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大，能防止倒吸，所以实验完成时，先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，
故答案为：A、B； A水浴加热，B酒精灯加热； B； 撤出C中导管； 防止倒吸　气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大；
（6）若按甲装置进行实验，则通入A的X是空气（或氧气），空气中的氧气做氧化剂，B中发生反应的化学方程式为2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙装置进行实验，因没有通空气（或氧气）做氧化剂，则B管中应装入的物质是CuO做氧化剂用，B中发生反应的化学方程式为CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，显然，甲装置氧气充足，制得的甲醛溶液浓度大，甲装置好，
故答案为：甲，制得的甲醛溶液浓度大．

点评 本题为实验题考查了甲醛的制备，熟悉醇的催化氧化反应是解题关键，注意反应物与生成物的性质，题目难度中等．