Question

下面是某化學學習小組的同學進行研究性學習的過程，請你參與并協(xié)助他們完成相關學習任務。
I．課本介紹了乙醇氧化的實驗：把一端彎成螺旋狀的銅絲放在酒精燈外焰加熱，待銅絲表面變黑后立即把它插入盛有約2 mL乙醇的試管里，反復操作幾次。注意聞生成物的氣味，并觀察銅絲表面的變化。
（1）小趙同學用化學方法替代“聞生成物的氣味”來說明生成物的出現(xiàn)，該化學方法中所另加的試劑及出現(xiàn)的主要現(xiàn)象是：                                                。（用所學的知識回答）。
（2）小趙同學在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時，偶然發(fā)現(xiàn)向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。該同學為解釋上述現(xiàn)象，提出三種猜想：（注：褪色原因只有一種）
①溴與乙醛發(fā)生取代反應；②                    ；③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸。
為探究哪種猜想正確，小李同學提出了
如下兩種實驗方案：
方案一：用pH試紙檢測溴水褪色后溶液的酸堿性；
方案二：測定反應前溴水中Br₂的物質的量和反應后溶液中Br^—離子的物質的量。
（3）根據(jù)方案一，若                         ，則猜想②不成立。
（4）小李同學認為：假設測得反應前溴水中Br₂的物質的量為amol，若測得反應后n(Br^—)＝   mol，則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應。
（5）小吳同學設計如下實驗方案：①按物質的量之比為1:5配制KBrO₃—KBr溶液，加合適的適量的酸，完全反應并稀至1L，生成0.5molBr₂。②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后將所得溶液稀釋為100mL，準確量取其中10mL。③加入過量的AgNO₃溶液，過濾、洗滌、干燥后稱量得到淡黃色固體0.188g。若已知CH₃COOAg易溶于水。
試通過計算判斷：溴與乙醛發(fā)生反應的化學方程式為                                        ；
小張同學認為合適的酸既不是硫酸也不是鹽酸，這是為什么？                                。
Ⅱ．小錢同學利用下圖裝置進行乙醇的催化氧化實驗并制取乙醛(試管丙中用水吸收產(chǎn)物)，圖中鐵架臺等裝置已略去。實驗時，先加熱玻璃管中的銅絲，約lmin后鼓入空氣。

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）乙醇發(fā)生催化氧化的化學方程式為                                                    。
（2）實驗時，小錢同學將甲裝置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是                           _。
小孫同學認為：由于小錢同學裝置設計上的缺陷，實驗進行時可能會               ____________。
（3）反應發(fā)生后，移去酒精燈，利用反應自身放出的熱量可維持反應繼續(xù)進行。進一步探究表明，鼓氣速度與反應體系的溫度關系曲線如圖所示。

請你解釋鼓氣速度過快，反應體系溫度反而下降的原因是：                                   。
你認為該實驗中“鼓氣速度”這一變量可用                                          來計量。

Answer 1

I．（1）銀氨溶液，出現(xiàn)銀鏡或新制氫氧化銅懸濁液，產(chǎn)生磚紅色沉淀。(2分)
（2）②溴與乙醛發(fā)生加成反應          (2分) 
（3）若用pH試紙檢測褪色后溶液的酸性明顯增強，則猜想②不成立(2分) 
（4）a       (2分) （5）CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr              (2分) 
Cl^- 、SO₄^2-與過量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實驗的進行。 (2分) 
Ⅱ．（1）2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O      (2分) 
（2）使生成乙醇蒸氣的速率加快且較均勻    發(fā)生倒吸         (2分) 
（3）過量的氣體將體系中的熱量帶走 (2分)    單位時間內甲中的氣泡數(shù) （1分）  

試題分析：I．（1）乙醇催化氧化生成乙醛，乙醛中含有醛基，因此可以通過檢驗醛基來檢驗生成物，所以需要的試劑是銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液，實驗現(xiàn)象是出現(xiàn)銀鏡或產(chǎn)生磚紅色沉淀。
（2）溴水褪色，這說明反應中單質溴被消耗。由于乙醛分子中含有甲基和醛基，所以可逆的原因是①溴與乙醛發(fā)生取代反應；②溴與乙醛發(fā)生加成反應；③由于醛基具有還原性，溴將乙醛氧化為乙酸。
（3）如果溴單質與醛基發(fā)生加成反應，則溶液的酸性降低。如果與甲基發(fā)生取代反應，則溶液的酸性增強。所以根據(jù)方案一，若用pH試紙檢測褪色后溶液的酸性明顯增強，則猜想②不成立。
（4）如果發(fā)生的是取代反應，則必然生成溴化氫，因此根據(jù)溴原子守恒可知，反應后的溶液中如果n(Br^—)＝amol，則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應。
（5）已知CH₃COOAg易溶于水，這說明生成的淡黃色沉淀應該是溴化銀，物質的量＝0.188g＝188g/mol＝0.001mol.反應前溶液中單質溴的物質的量＝0.5mol××＝0.0005mol，其中溴原子的物質的量＝0.0005mol×2＝0.001mol，恰好等于生成的溴化銀的物質的量，這說明單質溴與乙醛發(fā)生的是氧化反應，反應的方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr。由于Cl^- 、SO₄^2-與過量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實驗的進行，所以合適的酸不是硫酸也不是鹽酸。
Ⅱ．（1）乙醇再催化劑的作用下發(fā)生催化氧化生成乙醛和水，反應的化學方程式為2CH₃CH₂OH＋O₂2CH₃CHO＋2H₂O。
（2）反應中需要乙醇氣體，而乙醇的沸點大約是78℃，所以實驗時，小錢同學將甲裝置浸在70℃～80℃的水浴中，目的是使生成乙醇蒸氣的速率加快且較均勻；由于乙醇以及生成的乙醛都是與水互溶的，因此丙裝置中導管直接插入到溶液中容易發(fā)生倒吸。
（3）如果鼓起速度過快，則過量的氣體將體系中的熱量帶走，從而使溫度降低；由于氣體溶于水會產(chǎn)生氣泡，所以該實驗中“鼓氣速度”這一變量可用單位時間內甲中的氣泡數(shù)來計量。