Question

12．乳酸（）是一种独特的调味剂，有很强的防腐、保鲜功效．常温下乳酸为无色液体，能与水、乙醇混溶．
（1）将铜丝在空气中灼烧至表面呈黑色，趁热伸入乳酸中，铜丝的颜色变为红色，证明乳酸分子中含有羟基．该反应的化学方程式为．
（2）请设计实验证明乳酸分子中含有羧基：取少量乳酸，加入几滴石蕊试液，若呈红色，证明乳酸分子中含有羧基或取少量乳酸，加入碳酸氢钠溶液，若有气泡产生，证明乳酸分子中含有羧基．
（3）[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亚铁）是一种常用的补铁利，可通过乳酸与碳酸亚铁反应制得．如图装置（加热和夹持装置略去）A中装有稀硫酸，烧瓶B中装有铁屑，向三颈瓶C中加人碳酸亚铁固体和乳酸溶液并加热至75℃，将A中稀硫酸滴人B中开始反应．
①仪器A、B组成的装置的作用是用氢气排除装置内的空气，防止Fe²⁺被氧化．
②C中发生反应的化学方程式为2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0．
③该实验中尾气处理的方法为放置一个燃着的酒精灯以除去放出的氢气．
④某兴趣小组用KMnO₄滴定法测定样品中Fe²⁺含量进而计算产品中乳酸亚铁的质量分数，结果发现产品的质量分数总是大于100%，其原因可能是KMnO₄具有强氧化性，可能将Fe²⁺和乳酸亚铁的羟基一同氧化．

Answer 1

分析 （1）将铜丝在空气中灼烧变黑后，迅速伸入乳酸中，铜和空气中的氧气在加热条件下反应生成黑色的氧化铜，氧化铜和乳酸中的醇羟基在加热条件下发生氧化还原反应生成铜、2-羰基丙酸、水；Cu参加化学反应，只是经过一系列的化学反应后又生成了红色的Cu，所以铜是催化剂；
（2）乳酸中的羧基在水溶液中电离溶液显酸性，可以依据酸性检验羧基的存在，如指示剂变色、和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体等；
（3）①A中装有稀硫酸，烧瓶B中装有铁屑反应生成氢气，用来排除装置中的空气；
②亚铁离子容易被氧气氧化，制备过程中应在无氧环境中进行，Fe与稀硫酸反应制备硫酸亚铁，利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，故B制备氯化亚铁，向三颈瓶C中加人碳酸亚铁固体和乳酸溶液并加热至75℃，反应生成[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亚铁）、二氧化碳和水；
③尾气为剩余氢气，排放空气中易发生爆炸，需要用点燃的方法除去尾气处理；
④乳酸根中含有羟基，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致消耗高锰酸钾的增大，而计算中按亚铁离子被氧化，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大．

解答 解：（1）铜和空气中的氧气在加热条件下反应生成黑色的氧化铜，所以在酒精灯外焰灼烧铜丝观察到铜丝表面变黑，发生2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO①反应，乙醇有还原性，氧化铜有氧化性，氧化铜和乳酸中的醇羟基在加热条件下发生氧化还原反应生成铜和羰基酸、水，实质是Cu参加化学反应，只是经过一系列的化学反应后又生成了红色的Cu，所以铜是催化剂，黑色又变化为红色，反应的化学方程式为：，
故答案为：红色；；
（2）乳酸中的羧基在水溶液中电离溶液显酸性，可以依据酸性检验羧基的存在，如指示剂变色、和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体等，证明乳酸分子中含有羧基的操作为：取少量乳酸，加入几滴石蕊试液，若呈红色，证明乳酸分子中含有羧基．或：取少量乳酸，加入碳酸氢钠溶液，若有气泡产生，证明乳酸分子中含有羧基，
故答案为：取少量乳酸，加入几滴石蕊试液，若呈红色，证明乳酸分子中含有羧基或取少量乳酸，加入碳酸氢钠溶液，若有气泡产生，证明乳酸分子中含有羧基；
（3）①A中装有稀硫酸，烧瓶B中装有铁屑，仪器A、B组成的装置的作用是利用稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气可以排除装置C中的空气，避免亚铁离子被氧化，
故答案为：用氢气排除装置内的空气，防止Fe²⁺被氧化；
②亚铁离子容易被氧气氧化，制备过程中应在无氧环境中进行，Fe与稀硫酸反应制备硫酸亚铁，利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，故B制备氯化亚铁，向三颈瓶C中加人碳酸亚铁固体和乳酸溶液并加热至75℃，反应生成[CH₃CH（OH）COO]₂Fe（乳酸亚铁）、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0，
故答案为：2CH₃CH（OH）COOH+FeC0₃=[CH₃CH（OH）COO]₂Fe+C0₂+H₂0；
③尾气为剩余氢气，排放空气中易发生爆炸，需要用点燃的方法除去尾气处理，在导气管口放置一个燃着的酒精灯以除去放出的氢气
故答案为：放置一个燃着的酒精灯以除去放出的氢气；
④乳酸根中含有羟基，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致消耗高锰酸钾的增大，由：Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺，可知溶液中n（Fe²⁺）=n（Ce⁴⁺），计算中按亚铁离子被氧化，故计算所得乳酸亚铁的质量偏大，产品中乳酸亚铁的质量分数会大于100%，
故答案为：KMnO₄具有强氧化性，可能将Fe²⁺和乳酸亚铁的羟基一同氧化．

点评 本题考查实验制备方案，涉及化学仪器识别、对操作的分析评价、物质分离提纯、氧化还原反应滴定应用等，明确原理是解题关键，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．