Question

12．乳酸（）是一種獨(dú)特的調(diào)味劑，有很強(qiáng)的防腐、保鮮功效．常溫下乳酸為無色液體，能與水、乙醇混溶．
（1）將銅絲在空氣中灼燒至表面呈黑色，趁熱伸入乳酸中，銅絲的顏色變?yōu)榧t色，證明乳酸分子中含有羥基．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為．
（2）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明乳酸分子中含有羧基：取少量乳酸，加入幾滴石蕊試液，若呈紅色，證明乳酸分子中含有羧基或取少量乳酸，加入碳酸氫鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，證明乳酸分子中含有羧基．
（3）[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亞鐵）是一種常用的補(bǔ)鐵利，可通過乳酸與碳酸亞鐵反應(yīng)制得．如圖裝置（加熱和夾持裝置略去）A中裝有稀硫酸，燒瓶B中裝有鐵屑，向三頸瓶C中加人碳酸亞鐵固體和乳酸溶液并加熱至75℃，將A中稀硫酸滴人B中開始反應(yīng)．
①儀器A、B組成的裝置的作用是用氫氣排除裝置內(nèi)的空氣，防止Fe²⁺被氧化．
②C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0．
③該實(shí)驗(yàn)中尾氣處理的方法為放置一個燃著的酒精燈以除去放出的氫氣．
④某興趣小組用KMnO₄滴定法測定樣品中Fe²⁺含量進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品中乳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總是大于100%，其原因可能是KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，可能將Fe²⁺和乳酸亞鐵的羥基一同氧化．

Answer 1

分析 （1）將銅絲在空氣中灼燒變黑后，迅速伸入乳酸中，銅和空氣中的氧氣在加熱條件下反應(yīng)生成黑色的氧化銅，氧化銅和乳酸中的醇羥基在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅、2-羰基丙酸、水；Cu參加化學(xué)反應(yīng)，只是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后又生成了紅色的Cu，所以銅是催化劑；
（2）乳酸中的羧基在水溶液中電離溶液顯酸性，可以依據(jù)酸性檢驗(yàn)羧基的存在，如指示劑變色、和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w等；
（3）①A中裝有稀硫酸，燒瓶B中裝有鐵屑反應(yīng)生成氫氣，用來排除裝置中的空氣；
②亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應(yīng)在無氧環(huán)境中進(jìn)行，F(xiàn)e與稀硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵，利用反應(yīng)生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，向三頸瓶C中加人碳酸亞鐵固體和乳酸溶液并加熱至75℃，反應(yīng)生成[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亞鐵）、二氧化碳和水；
③尾氣為剩余氫氣，排放空氣中易發(fā)生爆炸，需要用點(diǎn)燃的方法除去尾氣處理；
④乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀的增大，而計(jì)算中按亞鐵離子被氧化，故計(jì)算所得乳酸亞鐵的質(zhì)量偏大．

解答 解：（1）銅和空氣中的氧氣在加熱條件下反應(yīng)生成黑色的氧化銅，所以在酒精燈外焰灼燒銅絲觀察到銅絲表面變黑，發(fā)生2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO①反應(yīng)，乙醇有還原性，氧化銅有氧化性，氧化銅和乳酸中的醇羥基在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅和羰基酸、水，實(shí)質(zhì)是Cu參加化學(xué)反應(yīng)，只是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后又生成了紅色的Cu，所以銅是催化劑，黑色又變化為紅色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，
故答案為：紅色；；
（2）乳酸中的羧基在水溶液中電離溶液顯酸性，可以依據(jù)酸性檢驗(yàn)羧基的存在，如指示劑變色、和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w等，證明乳酸分子中含有羧基的操作為：取少量乳酸，加入幾滴石蕊試液，若呈紅色，證明乳酸分子中含有羧基．或：取少量乳酸，加入碳酸氫鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，證明乳酸分子中含有羧基，
故答案為：取少量乳酸，加入幾滴石蕊試液，若呈紅色，證明乳酸分子中含有羧基或取少量乳酸，加入碳酸氫鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，證明乳酸分子中含有羧基；
（3）①A中裝有稀硫酸，燒瓶B中裝有鐵屑，儀器A、B組成的裝置的作用是利用稀硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，氫氣可以排除裝置C中的空氣，避免亞鐵離子被氧化，
故答案為：用氫氣排除裝置內(nèi)的空氣，防止Fe²⁺被氧化；
②亞鐵離子容易被氧氣氧化，制備過程中應(yīng)在無氧環(huán)境中進(jìn)行，F(xiàn)e與稀硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵，利用反應(yīng)生成的氫氣排盡裝置中的空氣，故B制備氯化亞鐵，向三頸瓶C中加人碳酸亞鐵固體和乳酸溶液并加熱至75℃，反應(yīng)生成[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亞鐵）、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0，
故答案為：2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0；
③尾氣為剩余氫氣，排放空氣中易發(fā)生爆炸，需要用點(diǎn)燃的方法除去尾氣處理，在導(dǎo)氣管口放置一個燃著的酒精燈以除去放出的氫氣
故答案為：放置一個燃著的酒精燈以除去放出的氫氣；
④乳酸根中含有羥基，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀的增大，由：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=n（Ce⁴⁺），計(jì)算中按亞鐵離子被氧化，故計(jì)算所得乳酸亞鐵的質(zhì)量偏大，產(chǎn)品中乳酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會大于100%，
故答案為：KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，可能將Fe²⁺和乳酸亞鐵的羥基一同氧化．

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，涉及化學(xué)儀器識別、對操作的分析評價、物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用等，明確原理是解題關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．