Question

3．某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验．

（1）实验过程中在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇催化反应是放热反应．
（2）甲和乙两个水浴作用不相同．
甲的作用是加热；乙的作用是冷却．
（3）反应进行一段时间后，干燥试管a中能收集到不同的物质，它们是乙醛、乙醇、水．集气瓶中收集到的气体的主要成分是氮气．
（4）若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有乙酸．要除去该物质，可现在混合液中加入c（填写字母），然后，再通过蒸馏即可得到乙醛．
a．氯化钠溶液　　b．苯　　c．碳酸氢钠溶液 　d．四氯化碳
（5）图中丙处导管应倾斜的原因是使冷凝的乙醇蒸汽易于回流．
（6）本实验中若不鼓入空气，其他操作不变，乙处试管内也得到了乙醛，则发生的化学方程式为CH₃CH₂OH$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+H₂．

Answer 1

分析 实验室探究乙醇的催化氧化反应，可将甲进行水浴加热，能使甲中乙醇平稳气化成乙醇蒸气，则进入铜网的气体为空气和乙醇的混合气体，在加热条件下，分别发生2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；CH₃CH₂OH+CuO$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+Cu+H₂O，可观察到铜网出现红色和黑色交替的现象，进入乙中的气体经冷却后，可在试管中得到乙醛、乙醇和水，氮气难溶于水，集气瓶中收集的气体为氮气．
（1）熄灭酒精灯，反应仍然能够继续反应，说明该反应为放热反应；
（2）装置甲的作用是将乙醇变成乙醇蒸气，所以需要热水；乙装置是冷却乙醛，需要冷水；
（3）根据物质的沸点高低不同来确定获得的物质，结合空气的成分以及发生的反应确定剩余的气体成分；
（4）能使紫色石蕊试纸变红的是酸，碳酸氢钠可以和乙酸反应，通过蒸馏方法分离出乙醛；
（5）乙醇易挥发，图中丙处导管应倾斜的原因是使冷凝的乙醇蒸汽易于回流；
（6）若不鼓入空气，其他操作不变，乙处试管内也得到了乙醛，则乙醇分解生成乙醛和氢气．

解答 解：由流程可知，甲中水浴加热，空气与乙醇气体在硬质玻璃管中发生催化氧化反应生成乙醛，乙中为冷水，试管C中收集到乙醛、水、乙醇，空气中氧气参加反应，则最后排水法收取的气体主要为氮气．
（1）把酒精灯撤走，控制一定的鼓气速度，铜丝能长时间保持红热直到实验结束，说明反应引发后，不需加热即可进行到底，说明该反应是放热的反应，
故答案为：放热；
（2）甲装置常常浸在温度为70～80的水浴中，水浴能使容器受热均匀，能使甲中乙醇平稳气化成乙醇蒸气；乙装置中为冷水浴，使生成的乙醛在乙中经冷却而收集，
故答案为：加热；冷却；
（3）乙醇的催化氧化实验中的物质：乙醇、乙醛和水的沸点高低不同，在干燥试管a中能收集这些不同的物质，空气的成分主要是氮气和氧气，氧气参加反应后剩余的主要是氮气，
故答案为：乙醛、乙醇、水；氮气；
 （4）若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有乙酸，四个选择答案中，只有碳酸氢钠可以和乙酸反应，生成乙酸钠、水和二氧化碳，实现两种互溶物质的分离用蒸馏法，
故答案为：乙酸；c；
（5）乙醇易挥发，图中丙处导管用倾斜的导管便于使冷凝的乙醇蒸汽易于回流，
故答案为：使冷凝的乙醇蒸汽易于回流；       
（6）若不鼓入空气，其他操作不变，乙处试管内也得到了乙醛，则乙醇分解生成乙醛和氢气，该反应为CH₃CH₂OH$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+H₂，
故答案为：CH₃CH₂OH$\stackrel{△}{→}$CH₃CHO+H₂．

点评 本题以乙醇的催化氧化为载体，综合考查学生的分析能力和实验能力，为高考常见题型，注意把握实验的原理以及操作方法，（6）为解答的难点，注意利用信息分析解答，题目难度中等．