Question

17．有關(guān)催化劑的催化機(jī)理等問題可以從“乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)”得到一些認(rèn)識(shí)，某教師設(shè)計(jì)了如圖所示裝置（夾持裝置等已省略），其實(shí)驗(yàn)操作為：先按圖安裝好裝置，關(guān)閉活塞a、b、c，在銅絲的中間部分加熱片刻，然后打開活塞a、b、c，通過控制活塞a和b，而有節(jié)奏（間歇性）地通入氣體，即可在M處觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．試回答以下問題：

（1）A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，B的作用：干燥O₂；C中熱水的作用：使D中乙醇變?yōu)檎魵膺M(jìn)入M參加反應(yīng)，用水浴加熱使乙醇?xì)饬鬏^平穩(wěn)．
（2）M處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（3）從M管中可觀察到的現(xiàn)象：受熱部分的銅絲交替出現(xiàn)變黑、變紅的現(xiàn)象，
從中可認(rèn)識(shí)到該實(shí)驗(yàn)過程中催化劑參加（填“參加”或“不參加”）化學(xué)反應(yīng)，還可以認(rèn)識(shí)到催化劑起催化作用需要一定的溫度．
（4）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，如果撤掉酒精燈，反應(yīng)能（填“能”或“不能”）繼續(xù)進(jìn)行，其原因是乙醇的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量能維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行．
（5）驗(yàn)證乙醇氧化產(chǎn)物的化學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，卸下裝置F中盛有少量蒸餾水的試管，從中取出少許溶液做銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)[也可使之與新制Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)]，來(lái)證明乙醛的生成．

Answer 1

分析 （1）A中是過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成水和氧氣；B是吸收氧氣中的水蒸氣；C是加熱乙醇得到乙醇蒸氣進(jìn)入M；
（2）在銅作催化劑、加熱條件下，乙醇能被氧氣氧化生成乙醛和水；
（3）銅絲做催化劑，和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，和乙醇反應(yīng)又生成銅，M管中銅網(wǎng)黑、紅交替出現(xiàn)；催化劑參加反應(yīng)過程，催化作用需要一定的溫度；
（4）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后，如果撤掉酒精燈，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，說(shuō)明反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（5）乙醇被氧化為乙醛，依據(jù)醛基檢驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以利用銀氨溶液或新制的氫氧化銅檢驗(yàn)．

解答 解：（1）A中是過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；B是吸收氧氣中的水蒸氣；C是加熱乙醇得到乙醇蒸氣進(jìn)入M，
故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；干燥氧氣（或吸收氧氣中的水）； C中熱水使D中乙醇變?yōu)檎魵膺M(jìn)入M中參加反應(yīng)；
（2）在銅作催化劑、加熱條件下，乙醇能被氧氣氧化生成乙醛和水，所以M處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O，
故答案為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O；
（3）乙醇的催化氧化反應(yīng)中，金屬銅作催化劑，真正和乙醇反應(yīng)起到氧化作用的是氧化銅，實(shí)驗(yàn)過程中銅網(wǎng)出現(xiàn)黑色，是由于銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，反應(yīng)的方程式為2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，銅網(wǎng)由黑色變成紅色是由于乙醇和氧化銅反應(yīng)生成銅，反應(yīng)的方程式為CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O，在反應(yīng)前后，實(shí)際上銅參加反應(yīng)，只是在初始反應(yīng)中作反應(yīng)物，在最終反應(yīng)中作生成物，從表面上看沒有參加反應(yīng)，加熱說(shuō)明催化作用需要一定的溫度，
故答案為：受熱部分的銅絲交替出現(xiàn)變黑、變紅的現(xiàn)象；參加；溫度；
（4）撤掉酒精燈，反應(yīng)仍進(jìn)行，是因醇的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，放出的熱量滿足反應(yīng)所需溫度，
故答案為：能；乙醇的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量能維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；
（5）乙醇被氧化為乙醛，乙醛含有醛基，具有還原性，能被銀氨溶液或新制氫氧化銅懸濁液氧化，因此驗(yàn)證乙醇氧化產(chǎn)物的化學(xué)方法是：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，卸下裝置F中盛有少量蒸餾水的試管中，加入新制的銀氨溶液水浴加熱，觀察試管壁上有光亮的銀鏡生成，或取少量的氧化產(chǎn)物于試管中，加入新制的氫氧化銅懸濁液加熱，觀察有紅色的沉淀生成，
故答案為：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，卸下裝置F中盛有少量蒸餾水的試管，從中取出少許溶液做銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)[也可使之與新制Cu（OH）₂懸濁液反應(yīng)]，來(lái)證明乙醛的生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要是過氧化氫的分解反應(yīng)，乙醇的催化氧化產(chǎn)物判斷和檢驗(yàn)，注意：催化劑實(shí)際上在反應(yīng)中參加反應(yīng)，只是在初始反應(yīng)中作反應(yīng)物，在最終反應(yīng)中作生成物，從表面上看沒有參加反應(yīng)，題目難度中等．