Question

2．實(shí)驗(yàn)室可利用甲醇、空氣和銅制備甲醛．甲醇和甲醛的沸點(diǎn)和水溶性見如表：

	沸點(diǎn)/℃	水溶性
甲醇	65	混溶
甲醛	-21	混溶

如圖是兩個(gè)學(xué)生設(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，試回答：
（1）若按（乙）裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則B管中應(yīng)裝CuO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu．
（2）若按（甲）裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則通入A管的X是空氣（或氧氣），B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．
（3）C中應(yīng)裝的試劑是H₂O．
（4）在儀器組裝完成后，加試劑前都必須要進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；添加藥品后，如何檢驗(yàn)（乙）裝置的氣密性？導(dǎo)管口伸入水中，手握試管A，試管C水中有氣泡生成，松手后，導(dǎo)氣管口內(nèi)形成液柱，表明裝置氣密性良好．
（5）兩種裝置中都需加熱的儀器是A、B（填“A”，“B”或“C”），加熱的方式分別為A水浴加熱，B酒精燈加熱．實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，都應(yīng)先停止對B（填“A”，“B”或“C”）的加熱，再撤出C中導(dǎo)管．實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，打開鐵夾的目的是防止倒吸，其工作原理為：氣球內(nèi)空氣進(jìn)入反應(yīng)裝置，裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大．
（6）你認(rèn)為哪套裝置好？并請說明理由甲，制得的甲醛溶液濃度大．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)為物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，因有氣體參與，所以組裝好裝置后，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}$2HCHO+2H₂O．若按乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因沒有通空氣（或氧氣）做氧化劑，則B管中應(yīng)裝入的物質(zhì)是CuO做氧化劑用，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$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)．
（1）乙裝置中不通入氧氣，則需要利用氧化銅氧化甲醇；
（2）甲裝置中不斷通入氧氣，甲醇與氧氣在銅的催化作用下生成甲醛；
（3）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；
（4）本實(shí)驗(yàn)有氣體參與，所以組裝好裝置后，應(yīng)先檢驗(yàn)裝置的氣密性，根據(jù)檢查裝置裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（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)需要酒精燈加熱；實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，裝置中還有一部分甲醛未完全進(jìn)入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進(jìn)入C裝置，所以應(yīng)先停止對B的加熱，再撤出C中導(dǎo)管，實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，目的是防止倒吸；
（6）甲裝置氧氣充足，制得的甲醛溶液濃度大．

解答 解：（1）乙裝置中利用氧化銅氧化甲醇生成甲醛，方程式：CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，
故答案為：CuO；CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu；
（2）甲醇催化氧化，生成甲醛和水，反應(yīng)為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O，
故答案為：空氣（或氧氣）；2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O；
（3）甲醛與甲醇都是有毒物質(zhì)，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，二者都溶于水，可以用水吸收；
故答案為：H₂O；
（4）本實(shí)驗(yàn)為利用甲醇、空氣和銅制備甲醛的實(shí)驗(yàn)，有氣體參與，所以組裝好裝置后，應(yīng)先檢驗(yàn)裝置的氣密性，添加藥品后，檢驗(yàn)（乙）裝置的氣密性的方法為：導(dǎo)管口伸入水中構(gòu)成封閉體系，手握試管A加熱，封閉氣體熱脹冷縮，試管C水中有氣泡生成，松手后，導(dǎo)氣管口內(nèi)形成液柱，表明裝置氣密性良好，
故答案為：檢查裝置的氣密性；導(dǎo)管口伸入水中，手握試管A，試管C水中有氣泡生成，松手后，導(dǎo)氣管口內(nèi)形成液柱，表明裝置氣密性良好；
（5）甲醇的沸點(diǎn)只有65℃，所以利用水浴加熱促進(jìn)其揮發(fā)，所以A處用水浴加熱；甲醇氧化反應(yīng)需要溫度較高，所以B處用酒精燈加熱；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置中還有一部分甲醛未完全進(jìn)入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進(jìn)入C裝置，所以應(yīng)先停止對B的加熱，再撤出C中導(dǎo)管，因氣球內(nèi)空氣進(jìn)入反應(yīng)裝置，裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，能防止倒吸，所以實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，
故答案為：A、B； A水浴加熱，B酒精燈加熱； B； 撤出C中導(dǎo)管； 防止倒吸　氣球內(nèi)空氣進(jìn)入反應(yīng)裝置，裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大；
（6）若按甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則通入A的X是空氣（或氧氣），空氣中的氧氣做氧化劑，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因沒有通空氣（或氧氣）做氧化劑，則B管中應(yīng)裝入的物質(zhì)是CuO做氧化劑用，B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，顯然，甲裝置氧氣充足，制得的甲醛溶液濃度大，甲裝置好，
故答案為：甲，制得的甲醛溶液濃度大．

點(diǎn)評 本題為實(shí)驗(yàn)題考查了甲醛的制備，熟悉醇的催化氧化反應(yīng)是解題關(guān)鍵，注意反應(yīng)物與生成物的性質(zhì)，題目難度中等．