Question

3．有關(guān)催化劑的催化機(jī)理等問(wèn)題可從“乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)”得到一些認(rèn)識(shí)．下圖是某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的乙醇催化氧化的實(shí)驗(yàn)裝置．（提示：通常用新制的Cu（OH）₂懸濁液產(chǎn)生磚紅色沉淀來(lái)檢驗(yàn)物質(zhì)中含有醛基）

請(qǐng)據(jù)圖回答以下問(wèn)題：
（1）儀器連接安裝完畢，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前如何檢驗(yàn)裝置的氣密性？答：關(guān)閉活塞K₂，打開(kāi)K₁，點(diǎn)燃B處酒精燈，A中液體壓入長(zhǎng)管中；停止加熱冷卻至室溫，A中恢復(fù)原狀（或關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，點(diǎn)燃B處酒精燈，D中長(zhǎng)管口冒氣泡；停止加熱冷卻至室溫，D中液體倒吸入長(zhǎng)管形成一段水柱），說(shuō)明氣密性良好．
（2）對(duì)A中的乙醇采用水浴加熱的目的是為使A中乙醇較長(zhǎng)時(shí)間地平穩(wěn)地氣化成乙醇蒸氣．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，點(diǎn)燃B處的酒精燈后，先預(yù)熱直玻璃管，再集中火焰加熱銅絲，隨后向裝置中不斷地緩緩鼓入空氣，此時(shí)B中觀察到的現(xiàn)象是銅絲由紅色變?yōu)楹谏�，發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O．當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，移去酒精燈，繼續(xù)不斷緩緩地鼓入空氣，B中仍重復(fù)如上現(xiàn)象，說(shuō)明B處發(fā)生的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）裝置C的作用是檢驗(yàn)乙醇氧化產(chǎn)生的H₂O，能在此處觀察到的現(xiàn)象是白色粉末變?yōu)樗{(lán)色晶體．
（5）裝置D中的現(xiàn)象是產(chǎn)生磚紅色沉淀．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證乙醇的催化氧化，B是發(fā)生該催化反應(yīng)的裝置，A是提供反應(yīng)物乙醇和O₂的裝置，C、D是驗(yàn)證產(chǎn)物的裝置．
（1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過(guò)氣體發(fā)生器與液體構(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(lái)判斷裝置氣密性的好壞；一般用到的方法有：空氣熱脹冷縮法、注水法、抽氣或壓氣法等，據(jù)此進(jìn)行分析解答即可；
（2）加熱乙醇能夠得到平穩(wěn)的乙醇蒸汽；
（3）乙醇催化氧化過(guò)程中，銅先與氧氣加熱反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再與乙醇反應(yīng)生成乙醛和銅、水，移去酒精燈，繼續(xù)不斷緩緩地鼓入空氣，B中仍重復(fù)如上現(xiàn)象，說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量能夠維持反應(yīng)的進(jìn)行；
（4）硫酸銅為白色固體，極易結(jié)合水生成藍(lán)色的五水硫酸銅，通常用此檢驗(yàn)水的存在；
（5）乙醛含有醛基能夠與新制的氫氧化銅反應(yīng)生成氧化亞銅、乙酸和水．

解答 解：（1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過(guò)氣體發(fā)生器與液體構(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(lái)判斷裝置氣密性的好壞，方法為：關(guān)閉活塞K₂，打開(kāi)K₁，點(diǎn)燃B處酒精燈，A中液體壓入長(zhǎng)管中；停止加熱冷卻至室溫，A中恢復(fù)原狀（或關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，點(diǎn)燃B處酒精燈，D中長(zhǎng)管口冒氣泡；停止加熱冷卻至室溫，D中液體倒吸入長(zhǎng)管形成一段水柱），說(shuō)明氣密性良好；
故答案為：關(guān)閉活塞K₂，打開(kāi)K₁，點(diǎn)燃B處酒精燈，A中液體壓入長(zhǎng)管中；停止加熱冷卻至室溫，A中恢復(fù)原狀（或關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂，點(diǎn)燃B處酒精燈，D中長(zhǎng)管口冒氣泡；停止加熱冷卻至室溫，D中液體倒吸入長(zhǎng)管形成一段水柱），說(shuō)明氣密性良好；
（2）對(duì)A中的乙醇采用水浴加熱的目的是為使A中乙醇較長(zhǎng)時(shí)間地平穩(wěn)地氣化成乙醇蒸氣；
故答案為：為使A中乙醇較長(zhǎng)時(shí)間地平穩(wěn)地氣化成乙醇蒸氣；
（3）乙醇催化氧化過(guò)程中，銅先與氧氣加熱反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再與乙醇反應(yīng)生成乙醛和銅、水，所以
實(shí)驗(yàn)時(shí)，點(diǎn)燃B處的酒精燈后，先預(yù)熱直玻璃管，再集中火焰加熱銅絲，看到的現(xiàn)象為：絲由紅色變?yōu)楹谏�，很快又變�(yōu)榧t色，反應(yīng)方程式：2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O，移去酒精燈，繼續(xù)不斷緩緩地鼓入空氣，B中仍重復(fù)如上現(xiàn)象，說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量能夠維持反應(yīng)的進(jìn)行；
故答案為：預(yù)熱直玻璃管　銅絲由紅色變?yōu)楹谏�，很快又變�(yōu)榧t色，2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+2H₂O　放熱；
（4）硫酸銅為白色固體，極易結(jié)合水生成藍(lán)色的五水硫酸銅，通常用此檢驗(yàn)水的存在；
故答案為：檢驗(yàn)乙醇氧化產(chǎn)生的H₂O　白色粉末變?yōu)樗{(lán)色晶體；
（5）乙醛含有醛基能夠與新制的氫氧化銅反應(yīng)生成磚紅色的氧化亞銅、乙酸和水，所以看到的現(xiàn)象為：產(chǎn)生磚紅色沉淀；
故答案為：產(chǎn)生磚紅色沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了乙醇的催化氧化，明確乙醇的性質(zhì)及催化氧化反應(yīng)的原理是解題關(guān)鍵，題目難度不大．