Question

18．下面是某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進行研究性學(xué)習(xí)的過程，請你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)．
I．課本介紹了乙醇氧化的實驗：把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰加熱，待銅絲表面變黑后立即把它插入盛有約2mL乙醇的試管里，反復(fù)操作幾次．注意聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化．
（1）小趙同學(xué)在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時，偶然發(fā)現(xiàn)向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色．該同學(xué)為解釋上述現(xiàn)象，提出三種猜想：
①溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)；
②溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)；
③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸．
為探究哪種猜想正確，小李同學(xué)提出了如下兩種實驗方案：
方案一：用pH試紙檢測溴水褪色后溶液的酸堿性；
方案二：測定反應(yīng)前溴水中Br₂的物質(zhì)的量和反應(yīng)后溶液中Br^-的物質(zhì)的量．
（2）方案一是否可行否（填“是”或“否”），理由是不論是發(fā)生取代反應(yīng)還是發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液的酸性均增強．
（3）小李同學(xué)認為：假設(shè)測得反應(yīng)前溴水中Br₂的物質(zhì)的量為amol，若測得反應(yīng)后n（Br^-）=amol，則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)．
（4）小吳同學(xué)設(shè)計如下實驗方案：
①按物質(zhì)的量之比為1：5配制KBrO₃-KBr溶液，加合適的適量的酸，完全反應(yīng)并稀至1L，生成0.5molBr₂．
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色．
③加入過量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后稱量得到淡黃色固體1.88g．
試通過計算判斷：溴與乙醛發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr．
Ⅱ．小劉同學(xué)在查閱資料時得知，乙醛在氧化銅催化劑存在的條件下，可以被空氣氧化成乙酸．依據(jù)此原理設(shè)計實驗并在試管C中收集到少量乙酸溶液（如圖所示：試管A中裝有40%的乙醛水溶液、氧化銅粉末；試管C中裝有適量蒸餾水；燒杯B中裝有某液體）．已知在60℃～80℃時用雙連打氣球鼓入空氣即可發(fā)生乙醛的氧化反應(yīng)，連續(xù)鼓入十幾次反應(yīng)基本完全．有關(guān)物質(zhì)的沸點見下表：

物質(zhì)	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸點	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

請回答下列問題：
（1）試管A內(nèi)在60℃～80℃時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為（注明反應(yīng)條件）2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH．
（2）如圖所示在實驗的不同階段，需要調(diào)整溫度計在試管A內(nèi)的位置，在實驗開始時溫度計水銀球的位置應(yīng)在試管A的反應(yīng)液中；目的是測量反應(yīng)溶液的溫度；當(dāng)試管A內(nèi)的主要反應(yīng)完成后溫度計水銀球的位置應(yīng)在試管A的支管口處，目的是收集含乙酸的餾分．
（3）燒杯B內(nèi)盛裝的液體可以是乙二醇或甘油（寫出一種即可，在題給物質(zhì)中找）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)乙醛的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)判斷乙醛與溴水可能發(fā)生的反應(yīng)類型；
（2）根據(jù)①乙醛與溴發(fā)生取代反應(yīng)和③發(fā)生氧化還原反應(yīng)后的溶液都為酸性溶液分析；
（3）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應(yīng)：取代反應(yīng)后生成n（Br^-）=a mol，加成反應(yīng)后n（Br^-）=0 mol，氧化反應(yīng)后n（Br^-）=2amol據(jù)此進行解答；
（4）依據(jù)加入過量AgN0₃溶液，得到淡黃色沉淀為AgBr，根據(jù)質(zhì)量求出其物質(zhì)的量，再分析反應(yīng)；
Ⅱ．（1）根據(jù)乙醛與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙酸；
（2）根據(jù)實驗開始時溫度計應(yīng)測量反應(yīng)的溫度，控制反應(yīng)溫度為60℃～80℃；根據(jù)蒸餾原理，溫度計測量的是蒸氣的溫度；
（3）根據(jù)乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內(nèi)盛裝的液體的沸點應(yīng)大于117.9℃．

解答 解：Ⅰ（1）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應(yīng)，可能發(fā)生的反應(yīng)有三種情況：取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)，所以②為溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)，
故答案為：溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)；
（2）由于乙醛與溴發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)后溶液為酸性，而發(fā)生氧化還原反應(yīng)后的溶液也是酸性，所以無法通過測定溶液的pH判斷反應(yīng)原理，
故答案為：否；不論是發(fā)生取代反應(yīng)還是發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液的酸性均增強；
（3）由于乙醛是足量的，乙醛中官能團為-CHO，溴水中的溴全部參與反應(yīng)：取代反應(yīng)后生成n（Br^-）=a mol，加成反應(yīng)后n（Br^-）=0 mol，氧化反應(yīng)后n（Br^-）=2amol，
故答案為：a；
（4）得到固體1.88g為AgBr的質(zhì)量，n（AgBr）=$\frac{1.88g}{188g/mol}$=0.01mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），則反應(yīng)應(yīng)為氧化反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
故答案為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
Ⅱ（1）乙醛與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙酸，方程式為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH，故答案為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH；
（2）實驗開始時溫度計應(yīng)測量反應(yīng)的溫度，控制反應(yīng)溫度為60℃～80℃，所以實驗開始時溫度計水銀球的位置應(yīng)在試管A的反應(yīng)液中；由蒸餾原理可知，溫度計測量的是蒸氣的溫度，所以溫度計水銀球的位置應(yīng)在試管A的支管口處，
故答案為：試管A的反應(yīng)液中；測量反應(yīng)溶液的溫度；試管A的支管口處；收集含乙酸的餾分；
（3）乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內(nèi)盛裝的液體的沸點應(yīng)大于117.9℃，由表可知燒杯B內(nèi)盛裝的液體可以是乙二醇或甘油，
故答案為：乙二醇或甘油（只寫一個）．

點評 本題考查了醛基官能團的性質(zhì)和檢驗應(yīng)用，乙醇的催化氧化實驗以及乙酸的制備，注意從取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)的反應(yīng)特征分析，題目難度中等．