Question

某中學化學興趣小組對乙醇的分子結構進行探究，
其過程如下：
猜想一：乙醇結構是CH₃CH₂OH
猜想二：乙醇結構是CH₃OCH₃
制定并實施方案：按右圖所示實驗裝置，測定乙醇與鈉反應（放熱）生成氫氣的體積，并據此計算乙醇分子中能與金屬鈉反應的氫原子的數目．
試回答下列問題：
（1）指出實驗裝置中的錯誤______．
（2）如果實驗裝置和操作正確，且結論符合猜想一，則參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比可能為：______．
（3）如果實驗裝置和操作正確，且結論符合猜想二，則參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比可能為：______．
（4）如果實驗裝置正確，實驗結果為2.3g乙醇與足量金屬鈉反應時產生了標準狀況下的氫氣約0.56L，則乙醇的結構應為______，理由是______．
（5）該實驗獲得成功的關鍵，除了需要糾正圖中的裝置錯誤以外，還需注意下列問題中的______（用序號填寫）．
①裝置的氣密性良好；②實驗開始前準確測定乙醇的量；③鈉足量；④廣口瓶中水的體積大于560mL；⑤氫氣的體積測算準確．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用排水測定生成氫氣的體積，廣口瓶中進氣導管不應插入水中，排水導管應插到廣口瓶底部；
（2）分子中有三種不同化學環境的氫，三種不同的氫與鈉反應，或相互組合與鈉反應，據此計算；
（3）分子中只有一種氫，據此計算；
（4）計算出每摩爾乙醇與鈉反應所提供的氫原子；
（5）該實驗原理是測出一定量乙醇與鈉反應（放熱）生成氫氣的體積，并據此計算乙醇分子中能與金屬鈉反應的氫原子的數目，據此解答．
解答：解：（1）利用排水測定生成氫氣的體積，廣口瓶中進氣導管不應插入水中，排水導管應插到廣口瓶底部，
故答案為：廣口瓶中進氣導管不應插入水中，排水導管應插到廣口瓶底部；
（2）若乙醇結構是CH₃CH₂OH，令CH₃CH₂OH的物質的量為1mol；
只有羥基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為0.5mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：0.5；
只有甲基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為1.5mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：1.5；
只有亞甲基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為1mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：1；
若甲基、亞甲基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為2.5mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：2.5；
若甲基、羥基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為2mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：2；
若亞甲基、羥基上的氫反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為1.5mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：1.5；
若甲基、亞甲基上、羥基的氫全部反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為3mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：3；
故答案為：1：0.5； 1：1.5； 1：1；  1：2.5；1：2；1：3．
（3）若乙醇結構是CH₃OCH₃，令CH₃OCH₃的物質的量為1mol；
甲基上的氫全部反應，根據氫原子守恒，生成氫氣的物質的量為3mol，參加反應的乙醇的物質的量與產生氫氣的物質的量之比為1：3．
故答案為：1：3；
（4）2.3g乙醇的物質的量為=0.05mol，
標準狀況下0.56L氫氣的物質的量為=0.025mol，
所以每摩爾乙醇與鈉反應提供的氫原子為×0.025mol×2=1mol，
所以，乙醇的結構應為CH₃CH₂OH，故答案為：CH₃CH₂OH；1mol乙醇中只有1mol活潑H；
（5）該實驗原理是測出一定量乙醇與鈉反應（放熱）生成氫氣的體積，并據此計算乙醇分子中能與金屬鈉反應的氫原子的數目，據此推斷結構．
氣密性好才能收集到氣體；
乙醇的量，氫氣的體積準確，定量計算結論才正確；
鈉足量才能保證乙醇完全反應；
由于2.3g乙醇與足量金屬鈉反應時產生了標準狀況下的氫氣約0.56L，所以廣口瓶中水的體積大于560mL；
故選：①②③④⑤．
點評：本題的解題關鍵在于清楚實驗原理，即測出一定量乙醇與鈉反應（放熱）生成氫氣的體積，并據此計算乙醇分子中能與金屬鈉反應的氫原子的數目，難度不大．