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2.实验室可利用甲醇、空气和铜制备甲醛.甲醇和甲醛的沸点和水溶性见如表:
沸点/℃水溶性
甲醇65混溶
甲醛-21混溶

如图是两个学生设计的实验装置,右边的反应装置相同,而左边的气体发生装置不同,分别如(甲)和(乙)所示,试回答:
(1)若按(乙)装置进行实验,则B管中应装CuO,反应的化学方程式为CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu.
(2)若按(甲)装置进行实验,则通入A管的X是空气(或氧气),B中反应的化学方程式为2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O.
(3)C中应装的试剂是H2O.
(4)在仪器组装完成后,加试剂前都必须要进行的操作是检查装置的气密性;添加药品后,如何检验(乙)装置的气密性?导管口伸入水中,手握试管A,试管C水中有气泡生成,松手后,导气管口内形成液柱,表明装置气密性良好.
(5)两种装置中都需加热的仪器是A、B(填“A”,“B”或“C”),加热的方式分别为A水浴加热,B酒精灯加热.实验完成时,都应先停止对B(填“A”,“B”或“C”)的加热,再撤出C中导管.实验完成时,先打开D处气球的铁夹,再撤去酒精灯,打开铁夹的目的是防止倒吸,其工作原理为:气球内空气进入反应装置,装置内气体压强增大.
(6)你认为哪套装置好?并请说明理由甲,制得的甲醛溶液浓度大.

分析 本实验为物质的制备实验,因有气体参与,所以组装好装置后,应先检验装置的气密性.若按甲装置进行实验,则通入A的X是空气(或氧气),空气中的氧气做氧化剂,B中发生反应的化学方程式为2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O.若按乙装置进行实验,因没有通空气(或氧气)做氧化剂,则B管中应装入的物质是CuO做氧化剂用,B中发生反应的化学方程式为CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu.因甲醇氧化需要加热,因此B处需加热;为了向B处不断的提供甲醇气体,A处应加热.要想检验实验后C中所得液体确为甲醛溶液,利用醛类的性质即可检验.
(1)乙装置中不通入氧气,则需要利用氧化铜氧化甲醇;
(2)甲装置中不断通入氧气,甲醇与氧气在铜的催化作用下生成甲醛;
(3)甲醛与甲醇都是有毒物质,应进行尾气处理,二者都溶于水,可以用水吸收;
(4)本实验有气体参与,所以组装好装置后,应先检验装置的气密性,根据检查装置装置气密性检验的原理是:通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系,依据改变体系内压强时产生的现象(如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等)来判断装置气密性的好坏;
(5)甲醇易挥发,利用水浴加热促进其挥发;甲醇氧化反应需要酒精灯加热;实验完成时,装置中还有一部分甲醛未完全进入C装置,用空气可以将生成的甲醛完全进入C装置,所以应先停止对B的加热,再撤出C中导管,实验完成时,先打开D处气球的铁夹,再撤去酒精灯,目的是防止倒吸;
(6)甲装置氧气充足,制得的甲醛溶液浓度大.

解答 解:(1)乙装置中利用氧化铜氧化甲醇生成甲醛,方程式:CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu,
故答案为:CuO;CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu;
(2)甲醇催化氧化,生成甲醛和水,反应为2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O,
故答案为:空气(或氧气);2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O;
(3)甲醛与甲醇都是有毒物质,应进行尾气处理,二者都溶于水,可以用水吸收;
故答案为:H2O;
(4)本实验为利用甲醇、空气和铜制备甲醛的实验,有气体参与,所以组装好装置后,应先检验装置的气密性,添加药品后,检验(乙)装置的气密性的方法为:导管口伸入水中构成封闭体系,手握试管A加热,封闭气体热胀冷缩,试管C水中有气泡生成,松手后,导气管口内形成液柱,表明装置气密性良好,
故答案为:检查装置的气密性;导管口伸入水中,手握试管A,试管C水中有气泡生成,松手后,导气管口内形成液柱,表明装置气密性良好;
(5)甲醇的沸点只有65℃,所以利用水浴加热促进其挥发,所以A处用水浴加热;甲醇氧化反应需要温度较高,所以B处用酒精灯加热;实验结束时,装置中还有一部分甲醛未完全进入C装置,用空气可以将生成的甲醛完全进入C装置,所以应先停止对B的加热,再撤出C中导管,因气球内空气进入反应装置,装置内气体压强增大,能防止倒吸,所以实验完成时,先打开D处气球的铁夹,再撤去酒精灯,
故答案为:A、B; A水浴加热,B酒精灯加热; B; 撤出C中导管; 防止倒吸 气球内空气进入反应装置,装置内气体压强增大;
(6)若按甲装置进行实验,则通入A的X是空气(或氧气),空气中的氧气做氧化剂,B中发生反应的化学方程式为2CH3OH+O2$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H2O.若按乙装置进行实验,因没有通空气(或氧气)做氧化剂,则B管中应装入的物质是CuO做氧化剂用,B中发生反应的化学方程式为CH3OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H2O+Cu,显然,甲装置氧气充足,制得的甲醛溶液浓度大,甲装置好,
故答案为:甲,制得的甲醛溶液浓度大.

点评 本题为实验题考查了甲醛的制备,熟悉醇的催化氧化反应是解题关键,注意反应物与生成物的性质,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.按要求书写下列化学方程式:
(1)丙烯的加聚
(2)1,3-丁二烯与等物质的量的单质溴在60℃时发生1,4-加成
CH2=CH-CH=CH2+Br2→CH2Br-CH=CH-CH2Br
(3)甲苯制备TNT
(4)1,2-二溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热:CH2BrCH2Br+2NaOH$\stackrel{△}{→}$CH2OHCH2OH+2NaBr
(5)乙醛的还原:CH3CHO+H2$\stackrel{催化剂}{→}$CH3CH2OH
(6)乙二醇和乙二酸脱水成二元环酯HOCH2CH2OH+HOOCCOOH$→_{△}^{浓硫酸}$+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

13.某学习小组利用如图所示装置,对某含少量Fe的废铜屑进行铜含量的测定,并探究利用其制备硫酸铜溶液.
(1)向A中加入10g废铜屑样品,关闭弹簧夹,打开B活塞向A注入足量稀硫酸后关闭.反应进行到A中不再产生气泡时,应等溶液恢复至室温后,调节集气瓶和量筒内液面高度相平,平视量筒内的液面,读出D中水的体积.若C中收集到448mL(已换算成标准状况)气体,则该废铜屑中铜的质量百分含量为88.8%
(2)拆除C、D装置后,打开弹簧夹,持续将空气通入A中,至A中固体全部消失,再继续通入一段时间空气充分反应后,关闭弹簧夹,停止通入空气.该过程中发生反应的离子方程式是4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(3)将(2)中所得溶液倒入烧杯内,加入Cu2(OH)2CO3固体将其调节至pH=4时,有气体产生,溶液中红褐色沉淀产生,铁被完全沉淀,过滤后即得硫酸铜溶液,此过程离子反应方程式是Cu2(OH)2CO3+H++Fe3+=2Cu2++Fe(OH)3↓+CO2
(4)有同学认为,实验做到此步,其实完全可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量,请你帮他写出余下的实验操作步骤将(3)中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算.

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

10.一定条件下,对于反应A(g)+2B(g)?2C(g),若A、B、C的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零).达平衡时A、B、C浓度分别为0.1mol.L-1、0.2mol.L-1和0.08mol.L-1,则下列判断正确的是(  )
A.c1:c2>1:2
B.A和B的转化率不相等
C.平衡时,B和C的生成速率之比1:1
D.c2的取值范围为0<c2<0.28 mol•L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

17.化学学科中的平衡理论包括:化学平衡、电离平衡、溶解平衡等,且均符合勒夏特列原理.请回答下列问题:
I、在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)012345
n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=$\frac{{c}^{2}(N{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×c({O}_{2})}$.已知:K300℃>K350℃,则该反应是放热反应.
(2)如图1中表示NO2的变化的曲线是b.用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v(O2)=1.5×10-3mol•L-1•s-1

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是BE.
A.v(NO2)=2v(O2)                     B.容器内压强保持不变
C.NO、O2、NO2的浓度之比为2:1:2      D.容器内密度保持不变
E.容器内气体的颜色不再变化
(4)缩小容器体积使压强增大,平衡向正反应方向移动(填“正”或“逆”),K值不变(填“增大”、“减小”或“不变”)
II、一定温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g)?2C(g)△H>0,起始时,c(A)=0.2mol/L,c(B)=0.6mol/L,c(C)=0.4mol/L.当平衡时,下列数据可能存在的是bc.
a.c(A)=0.4mol/L                         b.c(B)=1.0mol/L
c.c(A)=0.3mol/L且c(C)=0.2mol/L     d.c(C)=1.0mol/L
III、常温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL,向其中分别加入适量的Zn粒,反应过程中两溶液的pH变化如图2所示,则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是b(填“a”或“b”).设盐酸中加入的Zn质量为m1,醋酸溶液中加入的Zn质量为m2,则m1<m2(选填“<”、“=”、“>”).

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去).实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO.由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸.
可选药品:浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及CO2
已知氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O.
(1)实验应避免有害气体排放到空气中,装置③、④、⑥中盛放的药品依次是3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液.
(2)滴加浓硝酸之前,需打开弹簧夹,通入一段时间的CO2,其目的是排出体系中的空气,防止NO被氧化成NO2
(3)装置①中发生反应的离子方程式是Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O.
(4)装置②的作用是将NO2转化为NO,发生反应的化学方程式是3NO2+H2O=2HNO3+NO.
(5)该小组得出的结论依据的实验现象是装置③液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红棕色.
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色.甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体.同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确.这些方案中可行的是a bc d.(可多选)
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氧气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.(1)确定下列物质或微粒中加点元素的化合价并写在其下方的横线上
  Na$\underset{H}{•}$      $\underset{N}{•}$H3 $\underset{Fe}{•}$3+      $\underset{Mn}{•}$O4-     $\underset{Cr}{•}$2O72-H2$\underset{S}{•}$O4
-1、-3、+3、+7、+6、+6
(2)若元素的原子核内有几个质子我们就把它叫几号元素,现写按顺序写出1~20号元素的元素符号.H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、K、Ca.
(3)用元素符号按由强到弱写出金属活动顺序表K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au.
(4)在K2S、BaCO3、Mg(OH)2、Fe(NO33、ZnSO4等物质中,不溶于水的有BaCO3、Mg(OH)2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.在pH=1的无色透明溶液中,能够大量共存的离子组是(  )
A.K+、CO32-、Cl-、NO3-B.MnO4-、K+、OH-、SO42-
C.Cl-、SO42-、Cu2+、Ba2+D.Mg2+、Na+、NO3-、Cl-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.可用分液漏斗分离的一组混合物是(  )
A.苯和酒精B.四氯化碳和溴C.苯和水D.醋酸和水

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