Question

17．無色而有刺激性氣味的甲酸，是最簡單的羧酸液體，熔點8.6℃，沸點100.8℃．化學實驗室常用甲酸（HCOOH）和濃硫酸混合加熱制備一氧化碳，其反應方程式為：HCOOH$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO↑+H₂O，制備時先加熱濃硫酸至80℃-90℃，控制溫度，再逐滴滴入甲酸．

（1）請從上圖中選用所需的儀器（儀器可重復使用）組成一套驗證甲酸（HCOOH）和濃硫酸加熱生成產物的實驗裝置．現提供以下藥品：甲酸、濃硫酸、無水硫酸銅、氧化銅粉末、澄清石灰水．將所用儀器的序號按連接順序由上至下依次填入下表（可以不填滿），并寫出該儀器中應加試劑的名稱或化學式（劃橫線部分不需要填寫）．

選用的儀器	加入的試劑
A	甲酸、濃硫酸
D	--

證明有一氧化碳生成的現象是E中氧化銅粉末變紅，E后B裝置中澄清石灰水變渾濁．
（2）實驗室可用甲酸制備甲酸銅．其方法是先用硫酸銅和碳酸氫鈉作用制得堿式碳酸銅，然后再與甲酸制得四水甲酸銅[Cu（HCOO）₂•4H₂O]晶體．查閱資料可知四水甲酸銅晶體為淺藍色晶體，可溶于水，難溶于醇．
相關的化學方程式是：2CuSO₄+4NaHCO₃═Cu（OH）₂•CuCO₃↓+3CO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O
Cu（OH）₂•CuCO₃+4HCOOH+5H₂O═2Cu（HCOO）₂•4H₂O+CO₂↑
實驗步驟如下：
Ⅰ、堿式碳酸銅的制備：

①步驟ⅰ是將一定量CuSO₄•5H₂O晶體和NaHCO₃固體一起放到研缽中研磨，其目的是研細并混合均勻．
②步驟ⅱ是在攪拌下將固體混合物分多次緩慢加入熱水中，反應溫度控制在70℃-80℃，如果看到有黑色固體生成（填寫實驗現象），說明溫度過高．
Ⅱ、甲酸銅的制備：將Cu（OH）₂•CuCO₃固體放入燒杯中，加入一定量熱的蒸餾水，再逐滴加入甲酸至堿式碳酸銅恰好全部溶解，趁熱過濾除去少量不溶性雜質．在通風櫥中蒸發濾液至原體積的$\frac{1}{3}$時，冷卻析出晶體，過濾，再用少量無水乙醇洗滌晶體2-3次，晾干，得到產品．
③制取甲酸銅時需要“趁熱過濾”的原因是防止甲酸銅晶體析出．
④用無水乙醇洗滌晶體的目的是減少晶體的損耗以及洗去晶體表面的水和其它雜質．

Answer 1

分析 （1）在A裝置中進行，甲酸（HCOOH）分解的方程式為：HCOOH$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO↑+H₂O，先通過在C裝置中無水硫酸銅檢驗水的存在，接著通過B裝置中濃硫酸除去水用來干燥氣體，然后將氣體通入E裝置與氧化銅反應，再將生成的氣體通入B裝置的澄清石灰水，即可判斷分解產物中有無CO生成；
（2）堿式碳酸銅受熱易分解，生成黑色的氧化銅．甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大，需趁熱過濾．根據“相似相溶原理”可知甲酸銅易溶于水，難溶于有機溶劑，
Ⅰ、①將一定量CuSO₄•5H₂O晶體和NaHCO₃固體一起放到研缽中研磨會增大接觸面積，加快反應速率；
②堿式碳酸銅受熱易分解，生成黑色的氧化銅；
Ⅱ、③甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大；
④根據“相似相溶原理”可知甲酸銅易溶于水，難溶于有機溶劑；

解答 解：（1）在A裝置中進行，甲酸（HCOOH）分解的方程式為：HCOOH$\frac{\underline{\;H_{2}SO_{4}\;}}{△}$CO↑+H₂O，先通過在C裝置中無水硫酸銅，固體變藍，接著通過B裝置中濃硫酸除去水用來干燥氣體，然后將氣體通入E裝置與氧化銅反應，氧化銅粉末變紅，再將生成的氣體通入B裝置的澄清石灰水，澄清石灰水變渾濁，即可判斷分解產物中有CO生成；
故答案為：

選用的儀器	加入的試劑
A	甲酸、濃硫酸
C	無水硫酸銅
B	濃硫酸
E	氧化銅粉末
B	澄清石灰水
D	--

E中氧化銅粉末變紅，E后B裝置中澄清石灰水變渾濁；
（2）Ⅰ、①研磨的作用是把藥品研細并混合均勻，
故答案為：研細并混合均勻；
②溫度過高，Cu（OH）₂•CuCO₃會分解生成黑色的氧化銅，
故答案為：有黑色固體生成；
Ⅱ、③甲酸銅的溶解度隨溫度的升高而變大，如果冷卻，會有晶體析出，降低產率，因此需趁熱過濾，
故答案為：防止甲酸銅晶體析出；
④甲酸銅易溶于水，不能用蒸餾水洗滌，故需用乙醇進行洗滌，減少晶體的損耗以及洗去晶體表面的水和其它雜質，
故答案為：減少晶體的損耗以及洗去晶體表面的水和其它雜質．

點評 本題主要考查了物質的制備與檢驗，掌握實驗的原理、物質的性質是解題的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度不大．