Question

9．某研究性學習小組的同學利用如圖1裝置進行乙醇催化氧化的實驗．請分析回答：
        
（1）請寫出實驗過程中的總的化學反應方程式2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．
（2）在不斷鼓入空氣的情況下，移去酒精燈，反應仍能繼續(xù)進行，說明乙醇的催化氧化反應是放熱反應．進一步研究表明，鼓氣速度與反應體系的溫度關系曲線如圖2所示．鼓氣速度過快，反應體系溫度反而下降的原因過量的氣體將反應體系中的熱量帶走．
（3）甲和乙兩個水浴作用不相同．
甲的作用是加熱，使乙醇氣化；乙的作用是冷卻，收集產(chǎn)物乙醛．
（4）反應進行一段時間后，干燥試管a中能收集到不同的物質，它們是乙醛、乙醇、水．集氣瓶中收集到的氣體的主要成分是氮氣．
（5）在檢驗生成物的過程中，一位同學很偶然地發(fā)現(xiàn)向溴水中加入乙醛溶液，溴水褪色．針對溴水褪色的原因，該小組的同學們經(jīng)過分析后，提出兩種猜想：
①溴水將乙醛氧化為乙酸；
②溴水與乙醛發(fā)生加成反應．
請你設計一個簡單的實驗，探究哪一種猜想正確？用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性．若酸性明顯增強，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確．

Answer 1

分析 （1）伯醇可以被催化氧化生成醛和水，乙醇催化氧化可以生成乙醛；
（2）該反應引發(fā)后，不需加熱即可進行，說明反應是放熱的；根據(jù)鼓氣的速度和反應體系溫度之間的關系來回答；
（3）依據(jù)乙醇和乙醛的物理性質：二者都容易揮發(fā)．乙醇是反應物，應轉化成乙醇蒸汽進入到硬質試管內參與反應；乙醛是產(chǎn)物，降低溫度使其轉化成液態(tài)，所以前者用熱水浴，后者用冷水浴；
（4）根據(jù)物質的沸點高低不同來確定獲得的物質，結合空氣的成分以及發(fā)生的反應確定剩余的氣體成分；
（5）若是乙醛被氧化，則有乙酸和溴化氫生成，溶液呈強酸性；若是發(fā)生加成反應，則生成飽和含溴有機物，溶液仍為中性，故可利用酸堿指示劑來確定哪種猜想是正確的．

解答 解：（1）乙醇在通作催化劑時，可以被氧氣氧化為乙醛，反應的方程式為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O，
故答案為：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{加熱}^{Cu}$ 2CH₃CHO+2H₂O；
（2）實驗時，在不斷鼓入空氣的情況下，移去酒精燈，反應仍能繼續(xù)進行，說明反應引發(fā)后，不需加熱即可進行到底，說明該反應是放熱的反應；反應放出的熱的多少和乙醇以及氧氣的量有關，鼓氣多反應放熱多，所以開始階段溫度升高，但是過量的氣體會將體系中的熱量帶走，所以后階段溫度降低，
故答案為：放熱；過量的氣體將反應體系中的熱量帶走；
（3）根據(jù)反應流程可知：在甲處用熱水浴加熱使乙醇揮發(fā)與空氣中的氧氣混合，有利于下一步反應；乙處作用為冷水浴，降低溫度，使生成的乙醛冷凝成為液體，沉在試管的底部，
故答案為：加熱，使乙醇氣化；冷卻，收集產(chǎn)物乙醛；
（4）乙醇的催化氧化實驗中的物質：乙醇、乙醛和水的沸點高低不同，在試管a中能收集這些不同的物質，空氣的成分主要是氮氣和氧氣，氧氣參加反應后剩余的主要是氮氣，
故答案為：乙醛、乙醇、水；氮氣；
（5）若是乙醛被氧化，則有乙酸和溴化氫生成，溶液呈強酸性；若是發(fā)生加成反應，則生成飽和含溴有機物，溶液仍為中性，所以用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性，若酸性明顯增強，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確，
故答案為：用pH試紙檢測溴水與褪色后溶液的酸堿性．若酸性明顯增強，則猜想①正確；若酸性明顯減弱，則猜想②正確．

點評 本題考查了乙醇的催化氧化實驗，綜合考查學生的分析能力和實驗能力，為高考常見題型，側重考查了醛基官能團的性質和檢驗應用，注意把握實驗的原理以及操作方法，注意從取代反應、加成反應、氧化反應的反應特征分析，題目難度中等．