Question

下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是：                                                。（用所学的知识回答）。
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：（注：褪色原因只有一种）
①溴与乙醛发生取代反应；②                    ；③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了
如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^—离子的物质的量。
（3）根据方案一，若                         ，则猜想②不成立。
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n(Br^—)＝   mol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）小吴同学设计如下实验方案：①按物质的量之比为1:5配制KBrO₃—KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0.5molBr₂。②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL。③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。若已知CH₃COOAg易溶于水。
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为                                        ；
小张同学认为合适的酸既不是硫酸也不是盐酸，这是为什么？                                。
Ⅱ．小钱同学利用下图装置进行乙醇的催化氧化实验并制取乙醛(试管丙中用水吸收产物)，图中铁架台等装置已略去。实验时，先加热玻璃管中的铜丝，约lmin后鼓入空气。

请填写下列空白：
（1）乙醇发生催化氧化的化学方程式为                                                    。
（2）实验时，小钱同学将甲装置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是                           _。
小孙同学认为：由于小钱同学装置设计上的缺陷，实验进行时可能会               ____________。
（3）反应发生后，移去酒精灯，利用反应自身放出的热量可维持反应继续进行。进一步探究表明，鼓气速度与反应体系的温度关系曲线如图所示。

请你解释鼓气速度过快，反应体系温度反而下降的原因是：                                   。
你认为该实验中“鼓气速度”这一变量可用                                          来计量。

Answer 1

I．（1）银氨溶液，出现银镜或新制氢氧化铜悬浊液，产生砖红色沉淀。(2分)
（2）②溴与乙醛发生加成反应          (2分) 
（3）若用pH试纸检测褪色后溶液的酸性明显增强，则猜想②不成立(2分) 
（4）a       (2分) （5）CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr              (2分) 
Cl^- 、SO₄^2-与过量的Ag⁺作用也产生沉淀，干扰实验的进行。 (2分) 
Ⅱ．（1）2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O      (2分) 
（2）使生成乙醇蒸气的速率加快且较均匀    发生倒吸         (2分) 
（3）过量的气体将体系中的热量带走 (2分)    单位时间内甲中的气泡数 （1分）  

试题分析：I．（1）乙醇催化氧化生成乙醛，乙醛中含有醛基，因此可以通过检验醛基来检验生成物，所以需要的试剂是银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液，实验现象是出现银镜或产生砖红色沉淀。
（2）溴水褪色，这说明反应中单质溴被消耗。由于乙醛分子中含有甲基和醛基，所以可逆的原因是①溴与乙醛发生取代反应；②溴与乙醛发生加成反应；③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
（3）如果溴单质与醛基发生加成反应，则溶液的酸性降低。如果与甲基发生取代反应，则溶液的酸性增强。所以根据方案一，若用pH试纸检测褪色后溶液的酸性明显增强，则猜想②不成立。
（4）如果发生的是取代反应，则必然生成溴化氢，因此根据溴原子守恒可知，反应后的溶液中如果n(Br^—)＝amol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）已知CH₃COOAg易溶于水，这说明生成的淡黄色沉淀应该是溴化银，物质的量＝0.188g＝188g/mol＝0.001mol.反应前溶液中单质溴的物质的量＝0.5mol××＝0.0005mol，其中溴原子的物质的量＝0.0005mol×2＝0.001mol，恰好等于生成的溴化银的物质的量，这说明单质溴与乙醛发生的是氧化反应，反应的方程式为CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr。由于Cl^- 、SO₄^2-与过量的Ag⁺作用也产生沉淀，干扰实验的进行，所以合适的酸不是硫酸也不是盐酸。
Ⅱ．（1）乙醇再催化剂的作用下发生催化氧化生成乙醛和水，反应的化学方程式为2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O。
（2）反应中需要乙醇气体，而乙醇的沸点大约是78℃，所以实验时，小钱同学将甲装置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是使生成乙醇蒸气的速率加快且较均匀；由于乙醇以及生成的乙醛都是与水互溶的，因此丙装置中导管直接插入到溶液中容易发生倒吸。
（3）如果鼓起速度过快，则过量的气体将体系中的热量带走，从而使温度降低；由于气体溶于水会产生气泡，所以该实验中“鼓气速度”这一变量可用单位时间内甲中的气泡数来计量。