Question

14．下面是某化學學習小組的同學進行研究性學習的過程，請你參與并協助他們完成相關學習任務．
I．課本介紹了乙醇氧化的實驗：把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰加熱，待銅絲表面變黑后立即把它插入盛有約2mL乙醇的試管里，反復操作幾次．注意聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化．
（1）小趙同學用化學方法替代“聞生成物的氣味”來說明生成物的出現，該化學方法中所另加的試劑及出現的主要現象是銀氨溶液，出現銀鏡或新制氫氧化銅懸濁液，產生磚紅色沉淀．（用所學的知識回答）
（2）小趙同學在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時，偶然發現向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色．該同學為解釋上述現象，提出三種猜想：
①溴與乙醛發生取代反應；
②溴與乙醛發生加成反應；
③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸．
為探究哪種猜想正確，小李同學提出了如下兩種實驗方案：
方案一：用pH試紙檢測溴水褪色后溶液的酸堿性；
方案二：測定反應前溴水中Br₂的物質的量和反應后溶液中Br^-的物質的量．
（3）方案一是否可行否（填“是”或“否”），理由是不論是發生取代反應還是發生氧化反應，溶液的酸性均增強．
（4）小李同學認為：假設測得反應前溴水中Br₂的物質的量為amol，若測得反應后n（Br^-）=amol，則說明溴與乙醛發生取代反應．
（5）小吳同學設計如下實驗方案：
①按物質的量之比為1：5配制KBrO₃-KBr溶液，加合適的適量的酸，完全反應并稀至1L，生成0.5molBr₂．
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后將所得溶液稀釋為100mL，準確量取其中10mL．
③加入過量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后稱量得到淡黃色固體0.188g．
試通過計算判斷：溴與乙醛發生反應的化學方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr．
Ⅱ．小劉同學在查閱資料時得知，乙醛在氧化銅催化劑存在的條件下，可以被空氣氧化成乙酸．依據此原理設計實驗并在試管C中收集到少量乙酸溶液（如圖所示：試管A中裝有40%的乙醛水溶液、氧化銅粉末；試管C中裝有適量蒸餾水；燒杯B中裝有某液體）．已知在60℃～80℃時用雙連打氣球鼓入空氣即可發生乙醛的氧化反應，連續鼓入十幾次反應基本完全．有關物質的沸點見表：

物質	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸點	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

請回答下列問題：
（1）試管A內在60℃～80℃時發生的主要反應的化學方程式為（注明反應條件）2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH．
（2）如圖所示在實驗的不同階段，需要調整溫度計在試管A內的位置，在實驗開始時溫度計水銀球的位置應在試管A的反應液中；目的是測量反應溶液的溫度；當試管A內的主要反應完成后溫度計水銀球的位置應在略低于試管A的支管口處，目的是收集含乙酸的餾分．
（3）燒杯B內盛裝的液體可以是乙二醇或甘油（寫出一種即可，在題給物質中找）．

Answer 1

分析 Ⅰ（1）醛類物質可以和銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液反應；
（2）根據乙醛的結構、化學性質判斷乙醛與溴水可能發生的反應類型；
（3）根據①乙醛與溴發生取代反應和③發生氧化還原反應后的溶液都為酸性溶液分析；
（4）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應：取代反應后生成n（Br^-）=a mol，加成反應后n（Br^-）=0 mol，氧化反應后n（Br^-）=2amol據此進行解答；
（5）依據加入過量AgN0₃溶液，得到淡黃色沉淀為AgBr，根據質量求出其物質的量，再分析反應；
Ⅱ（1）根據乙醛與氧氣發生氧化反應生成乙酸；
（2）根據實驗開始時溫度計應測量反應的溫度，控制反應溫度為60℃～80℃；根據蒸餾原理，溫度計測量的是蒸氣的溫度；
（3）根據乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內盛裝的液體的沸點應大于117.9℃．

解答 解：Ⅰ（1）乙醇催化氧化的產物是乙醛，乙醛可以和新制銀氨溶液反應得到銀鏡或與新制的氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀氧化亞銅，
故答案為：銀氨溶液，出現銀鏡或新制氫氧化銅懸濁液，產生磚紅色沉淀；
（2）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應，可能發生的反應有三種情況：取代反應、加成反應、氧化反應，所以②為溴與乙醛發生加成反應，
故答案為：溴與乙醛發生加成反應；
（3）由于乙醛與溴發生取代反應，反應后溶液為酸性，而發生氧化還原反應后的溶液也是酸性，所以無法通過測定溶液的pH判斷反應原理，故答案為：否；不論是發生取代反應還是發生氧化反應，溶液的酸性均增強；
（4）由于乙醛是足量的，乙醛中官能團為-CHO，溴水中的溴全部參與反應：取代反應后生成n（Br^-）=a mol，加成反應后n（Br^-）=0 mol，氧化反應后n（Br^-）=2amol，
故答案為：a；
（5）得到固體0.188g為AgBr的質量，n（AgBr）=$\frac{0.188g}{188g/mol}$=0.001mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），則反應應為氧化反應，其反應方程式為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
故答案為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
Ⅱ（1）乙醛與氧氣發生氧化反應生成乙酸，方程式為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH，故答案為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH；
（2）實驗開始時溫度計應測量反應的溫度，控制反應溫度為60℃～80℃，所以實驗開始時溫度計水銀球的位置應在試管A的反應液中；由蒸餾原理可知，溫度計測量的是蒸氣的溫度，所以溫度計水銀球的位置應在試管A的支管口處，
故答案為：試管A的反應液中；測量反應溶液的溫度；試管A的支管口處；收集含乙酸的餾分；
（3）乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內盛裝的液體的沸點應大于117.9℃，由表可知燒杯B內盛裝的液體可以是乙二醇或甘油，
故答案為：乙二醇或甘油（只寫一個）．

點評 本題考查了醛基官能團的性質和檢驗應用，乙醇的催化氧化實驗以及乙酸的制備，注意從取代反應、加成反應、氧化反應的反應特征分析，題目難度中等．