Question

某中學(xué)化學(xué)興趣小組對(duì)乙醇的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究，
其過程如下：
猜想一：乙醇結(jié)構(gòu)是CH₃CH₂OH
猜想二：乙醇結(jié)構(gòu)是CH₃OCH₃
制定并實(shí)施方案：按右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)定乙醇與鈉反應(yīng)（放熱）生成氫氣的體積，并據(jù)此計(jì)算乙醇分子中能與金屬鈉反應(yīng)的氫原子的數(shù)目．
試回答下列問題：
（1）指出實(shí)驗(yàn)裝置中的錯(cuò)誤

廣口瓶中進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中，排水導(dǎo)管應(yīng)插到廣口瓶底部

．
（2）如果實(shí)驗(yàn)裝置和操作正確，且結(jié)論符合猜想一，則參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比可能為：

1：0.5； 1：1.5；1：1； 1：2.5；1：2； 1：3

．
（3）如果實(shí)驗(yàn)裝置和操作正確，且結(jié)論符合猜想二，則參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比可能為：

1：3

．
（4）如果實(shí)驗(yàn)裝置正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為2.3g乙醇與足量金屬鈉反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣約0.56L，則乙醇的結(jié)構(gòu)應(yīng)為

CH₃CH₂OH

，理由是

1mol乙醇中只有1mol活潑H

．
（5）該實(shí)驗(yàn)獲得成功的關(guān)鍵，除了需要糾正圖中的裝置錯(cuò)誤以外，還需注意下列問題中的

①②③④⑤

（用序號(hào)填寫）．
①裝置的氣密性良好；②實(shí)驗(yàn)開始前準(zhǔn)確測(cè)定乙醇的量；③鈉足量；④廣口瓶中水的體積大于560mL；⑤氫氣的體積測(cè)算準(zhǔn)確．

Answer 1

分析：（1）利用排水測(cè)定生成氫氣的體積，廣口瓶中進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中，排水導(dǎo)管應(yīng)插到廣口瓶底部；
（2）分子中有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，三種不同的氫與鈉反應(yīng)，或相互組合與鈉反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算；
（3）分子中只有一種氫，據(jù)此計(jì)算；
（4）計(jì)算出每摩爾乙醇與鈉反應(yīng)所提供的氫原子；
（5）該實(shí)驗(yàn)原理是測(cè)出一定量乙醇與鈉反應(yīng)（放熱）生成氫氣的體積，并據(jù)此計(jì)算乙醇分子中能與金屬鈉反應(yīng)的氫原子的數(shù)目，據(jù)此解答．

解答：解：（1）利用排水測(cè)定生成氫氣的體積，廣口瓶中進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中，排水導(dǎo)管應(yīng)插到廣口瓶底部，
故答案為：廣口瓶中進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中，排水導(dǎo)管應(yīng)插到廣口瓶底部；
（2）若乙醇結(jié)構(gòu)是CH₃CH₂OH，令CH₃CH₂OH的物質(zhì)的量為1mol；
只有羥基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為0.5mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：0.5；
只有甲基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：1.5；
只有亞甲基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為1mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：1；
若甲基、亞甲基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為2.5mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：2.5；
若甲基、羥基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：2；
若亞甲基、羥基上的氫反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：1.5；
若甲基、亞甲基上、羥基的氫全部反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為3mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：3；
故答案為：1：0.5； 1：1.5； 1：1；  1：2.5；1：2；1：3．
（3）若乙醇結(jié)構(gòu)是CH₃OCH₃，令CH₃OCH₃的物質(zhì)的量為1mol；
甲基上的氫全部反應(yīng)，根據(jù)氫原子守恒，生成氫氣的物質(zhì)的量為3mol，參加反應(yīng)的乙醇的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量之比為1：3．
故答案為：1：3；
（4）2.3g乙醇的物質(zhì)的量為

2.3g

46g/mol

=0.05mol，
標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.56L氫氣的物質(zhì)的量為

0.56L

22.4L/mol

=0.025mol，
所以每摩爾乙醇與鈉反應(yīng)提供的氫原子為

1mol

0.05mol

×0.025mol×2=1mol，
所以，乙醇的結(jié)構(gòu)應(yīng)為CH₃CH₂OH，故答案為：CH₃CH₂OH；1mol乙醇中只有1mol活潑H；
（5）該實(shí)驗(yàn)原理是測(cè)出一定量乙醇與鈉反應(yīng)（放熱）生成氫氣的體積，并據(jù)此計(jì)算乙醇分子中能與金屬鈉反應(yīng)的氫原子的數(shù)目，據(jù)此推斷結(jié)構(gòu)．
氣密性好才能收集到氣體；
乙醇的量，氫氣的體積準(zhǔn)確，定量計(jì)算結(jié)論才正確；
鈉足量才能保證乙醇完全反應(yīng)；
由于2.3g乙醇與足量金屬鈉反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣約0.56L，所以廣口瓶中水的體積大于560mL；
故選：①②③④⑤．

點(diǎn)評(píng)：本題的解題關(guān)鍵在于清楚實(shí)驗(yàn)原理，即測(cè)出一定量乙醇與鈉反應(yīng)（放熱）生成氫氣的體積，并據(jù)此計(jì)算乙醇分子中能與金屬鈉反應(yīng)的氫原子的數(shù)目，難度不大．