Question

2．已知：以銅作催化劑，用空氣氧化醇制取醛，事實(shí)上是空氣先與銅反應(yīng)生成氧化銅，熱的氧化銅再氧化醇生成醛．某實(shí)驗(yàn)室中用甲醇、水、空氣和銅粉（或氧化銅）制取甲醛溶液．左表給出甲醇、甲醛的沸點(diǎn)和水溶性：

	沸點(diǎn)/℃	水溶性
甲醇	65	與水混溶
甲醛	-21	與水混溶

如圖是兩個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，右邊的反應(yīng)裝置相同，而左邊的氣體發(fā)生裝置不同，分別如甲和乙所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在儀器組裝完成后，加裝試劑前必須要進(jìn)行的操作是檢查裝置氣密性．
（2）若按甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則通入A的X是空氣或氧氣，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（3）若按乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則B管中應(yīng)裝入的物質(zhì)是氧化銅，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+CuO$→_{△}^{Cu}$Cu+HCHO+H₂O．
（4）試管C中應(yīng)裝入的試劑是水．
（5）兩套裝置中都需要加熱的儀器有A、B（填A(yù)、B、C）．
（6）若欲得到較濃的甲醛溶液，你認(rèn)為選用哪套裝置較好？甲（填“甲”或“乙”）．
（7）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后C中所得液體確為甲醛溶液．簡(jiǎn)述所用試劑、操作、現(xiàn)象及結(jié)論．在試管中加入少量新制Cu（OH）₂懸濁液，取少量C中液體滴入試管中，加熱，有紅色沉淀生成，證明C中所得液體為甲醛溶液．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)為物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，組裝好裝置后，應(yīng)先檢驗(yàn)裝置的氣密性．若按甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則通入A的X是空氣或氧氣，空氣中的氧氣做氧化劑，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因沒有通空氣（或氧氣）做氧化劑，則B管中應(yīng)裝入的物質(zhì)是CuO做氧化劑用，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+CuO$→_{△}^{Cu}$HCHO+H₂O+Cu．因甲醇氧化需要加熱，因此B處需加熱；為了向B處不斷的提供甲醇?xì)怏w，A處應(yīng)加熱．要想檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后C中所得液體確為甲醛溶液，利用醛類的性質(zhì)即可檢驗(yàn)．即在試管中加入少量新制Cu（OH）₂懸濁液，取少量C中液體滴入試管中，加熱，有紅色沉淀生成，證明C中所得液體為甲醛溶液．
（1）反應(yīng)需要密閉容器實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行裝置氣密性檢查；
（2）若按甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則通入A的X是空氣或氧氣，空氣中的氧氣做氧化劑，B中乙醇在銅的催化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙醛；
（3）依據(jù)催化氧化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)分析；乙裝置無(wú)空氣后氧氣通入，B裝置中加入的應(yīng)是氧化銅；
（4）甲醛與甲醇都是有毒物質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，二者都溶于水，可以用水吸收；
（5）甲醇易揮發(fā)，利用水浴加熱促進(jìn)其揮發(fā)，甲醇氧化反應(yīng)需要加熱；
（6）氧氣的物質(zhì)的量越大，則甲醇的轉(zhuǎn)化率越大；
（7）利用醛類的性質(zhì)即可檢驗(yàn)．即在試管中加入少量新制Cu（OH）₂懸濁液，加熱，觀察是否有紅色沉淀生成．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)驗(yàn)，探究以銅作催化劑，用空氣氧化醇制取醛的反應(yīng)歷程，因有氣體參與反應(yīng)，所以在儀器組裝完成后，加裝試劑前必須要進(jìn)行的操作是檢查裝置氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）按甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B管處裝銅粉，則通入A管的X氣體為空氣或氧氣，目的是為了生成氧化銅催化氧化乙醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O，
故答案為：空氣或氧氣；2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O；
（3）按乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)無(wú)空氣或氧氣通入，根據(jù)醇催化氧化的實(shí)質(zhì)是被氧化銅氧化得到醛，所以B管中應(yīng)裝入氧化銅，加熱條件下反應(yīng)生成乙醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₃CH₂OH+CuO$→_{△}^{Cu}$Cu+CH₃CHO+H₂O；
故答案為：氧化銅；CH₃OH+CuO$→_{△}^{Cu}$Cu+HCHO+H₂O；
（4）甲醛與甲醇都是有毒物質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，二者都溶于水，可以用水吸收；
故答案為：水；
（5）利用乙醇、銅或銅的化合物制備乙醛，A處用水浴加熱是為了得到乙醇蒸氣，醇通過(guò)固體銅或氧化銅加熱反應(yīng)生成乙醛，所以醛B處加熱是反應(yīng)所需的反應(yīng)條件，水浴加熱是為了更好滴控制溫度和得到平穩(wěn)的氣流，所以兩套裝置中都需要加熱的儀器有A、B，
故答案為：A、B；
（6）甲中氧氣是過(guò)量的，乙中無(wú)氧氣，過(guò)量氧氣能促進(jìn)甲醇被氧化，從而提高甲醛的產(chǎn)量，所以甲裝置較好，
故答案為：甲；
（7）要想檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后C中所得液體確為甲醛溶液，利用醛類的性質(zhì)即可檢驗(yàn)．即在試管中加入少量新制Cu（OH）₂懸濁液，取少量C中液體滴入試管中，加熱，有紅色沉淀生成，證明C中所得液體為甲醛溶液．
故答案為：在試管中加入少量新制Cu（OH）₂懸濁液，取少量C中液體滴入試管中，加熱，有紅色沉淀生成，證明C中所得液體為甲醛溶液．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了醇催化氧化的反應(yīng)條件、反應(yīng)實(shí)質(zhì)的分析判斷，實(shí)驗(yàn)裝置的選擇原則和反應(yīng)條件的應(yīng)用，理解醇氧化為醛反應(yīng)實(shí)質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．