Question

3．蚂蚁分泌的蚁酸主要成分是甲酸（结构式为，K_a=1.8×10^-4），通常情况下是一种无色易挥发的液体．甲酸在浓硫酸作用下容易分解产生CO．某化学兴趣小组的同学对HCOOH的性质进行了以下探究：
I、该组同学选择如图1所示的装置探究HCOOH在浓硫酸作用下分解产生了CO，请完成下列各小题．

（1）写出甲酸分解的化学方程式HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O；
（2）装置的连接顺序acbfged；
（3）HCOOH的分解产物中有CO的现象D中黑色粉末变成红色，C中澄清石灰水变浑浊；
（4）该实验设计有一处明显的缺陷是无尾气处理装置；
II、该组同学分析了甲酸分子结构后，认为甲酸能发生银镜反应，并设计了如图2所示的实验．
（5）依图所示的实验，加热20分钟后并没有出现光亮的银镜．请解释实验中没有产生银镜的原因由于HCOOH的酸性较强，破坏了发生银镜反应的碱性条件；
（6）请设计实验来验证你的解释先将HCOOH用NaOH溶液中和至弱碱性，再加入到银氨溶液中进行银镜反应，若产生光亮的银镜，说明HCOOH发生银镜反应需在碱性环境下进行．

Answer 1

分析 根据实验原理探究HCOOH在浓硫酸作用下分解产生了CO，要检验CO，则通过CuO粉末加热还原，用澄清石灰水检验有二氧化碳产生即可，但防止二氧化碳气体的干扰，所以首先应将生成的气体通入氢氧化钠溶液除去可能含有的二氧化碳酸性气体，再通入CuO粉末加热还原，最后将生成的气体通入澄清石灰水检验，据此分析；
（1）甲酸在浓硫酸作用下易分解产生CO和水；
（2）根据实验原理探究HCOOH在浓硫酸作用下分解产生了CO，即将生成的气体首先通入氢氧化钠溶液除去可能含有的二氧化碳酸性气体，再通入CuO粉末加热还原，最后将生成的气体通入澄清石灰水检验；
（3）根据CO还原氧化铜生成红色的铜和二氧化碳判断；
（4）CO有毒，无尾气处理装置；
（5）根据甲酸的醛基在碱性条件下被银氨溶液氧化，产生光亮的银镜分析；
（6）根据甲酸的醛基在碱性条件下被银氨溶液氧化，可以先将溶液调成碱性再做银镜反应观察现象即可判断．

解答 解：（1）甲酸在浓硫酸作用下易分解产生CO和水，方程式为：HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O，故答案为：HCOOH$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CO↑+H₂O；
（2）根据实验原理探究HCOOH在浓硫酸作用下分解产生了CO，即将生成的气体首先通入氢氧化钠溶液除去可能含有的二氧化碳酸性气体，再通入CuO粉末加热还原，最后将生成的气体通入澄清石灰水来检验是否有二氧化碳生成，所以装置的连接顺序为acbfged，故答案为：cbfged；
（3）根据（2）的装置连接，CO还原氧化铜生成红色的铜和二氧化碳，所以HCOOH的分解产物中有CO的现象是D中黑色粉末变成红色，C中澄清石灰水变浑浊，故答案为：D中黑色粉末变成红色，C中澄清石灰水变浑浊；
（4）因为CO有毒，所以多余的CO要处理，则该实验设计有一处明显的缺陷是无尾气处理装置，故答案为：无尾气处理装置；
（5）甲酸的结构为，分子中含有醛基、羧基，应具有还原性和酸性等性质，理论上甲酸的醛基在碱性条件下被氧化银氨溶液氧化，产生光亮的银镜，而实验中没有出现预期的现象的可能原因是由于HCOOH的酸性较强，破坏了发生银镜反应的碱性条件，
故答案为：由于HCOOH的酸性较强，破坏了发生银镜反应的碱性条件；
（6）根据甲酸的醛基在碱性条件下被银氨溶液氧化，所以可以先将溶液调成碱性再做银镜反应观察，则实验设计为：先将HCOOH用NaOH溶液中和至弱碱性，再加入到银氨溶液中进行银镜反应，若产生光亮的银镜，说明HCOOH发生银镜反应需在碱性环境下进行，故答案为：先将HCOOH用NaOH溶液中和至弱碱性，再加入到银氨溶液中进行银镜反应，若产生光亮的银镜，说明HCOOH发生银镜反应需在碱性环境下进行．

点评 本题主要考查了甲酸分解产物的检验及其甲酸本身的性质，解答时抓住实验设计原理和官能团性质是解答的关键，题目难度中等．