下面是某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過程,請(qǐng)你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。
I.課本介紹了乙醇氧化的實(shí)驗(yàn):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(fù)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(xué)用化學(xué)方法替代“聞生成物的氣味”來說明生成物的出現(xiàn),該化學(xué)方法中所另加的試劑及出現(xiàn)的主要現(xiàn)象是: 。(用所學(xué)的知識(shí)回答)。
(2)小趙同學(xué)在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時(shí),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(xué)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(yīng);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(xué)提出了
如下兩種實(shí)驗(yàn)方案:
方案一:用pH試紙檢測(cè)溴水褪色后溶液的酸堿性;
方案二:測(cè)定反應(yīng)前溴水中Br2的物質(zhì)的量和反應(yīng)后溶液中Br—離子的物質(zhì)的量。
(3)根據(jù)方案一,若 ,則猜想②不成立。
(4)小李同學(xué)認(rèn)為:假設(shè)測(cè)得反應(yīng)前溴水中Br2的物質(zhì)的量為amol,若測(cè)得反應(yīng)后n(Br—)= mol,則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)。
(5)小吳同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案:①按物質(zhì)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(yīng)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(zhǔn)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(jì)算判斷:溴與乙醛發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ;
小張同學(xué)認(rèn)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(xué)利用下圖裝置進(jìn)行乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)并制取乙醛(試管丙中用水吸收產(chǎn)物),圖中鐵架臺(tái)等裝置已略去。實(shí)驗(yàn)時(shí),先加熱玻璃管中的銅絲,約lmin后鼓入空氣。
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>
(1)乙醇發(fā)生催化氧化的化學(xué)方程式為 。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),小錢同學(xué)將甲裝置浸在70℃~80℃的水浴中,目的是 _。
小孫同學(xué)認(rèn)為:由于小錢同學(xué)裝置設(shè)計(jì)上的缺陷,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)可能會(huì) ____________。
(3)反應(yīng)發(fā)生后,移去酒精燈,利用反應(yīng)自身放出的熱量可維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。進(jìn)一步探究表明,鼓氣速度與反應(yīng)體系的溫度關(guān)系曲線如圖所示。
請(qǐng)你解釋鼓氣速度過快,反應(yīng)體系溫度反而下降的原因是: 。
你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)中“鼓氣速度”這一變量可用 來計(jì)量。
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(yīng) (2分)
(3)若用pH試紙檢測(cè)褪色后溶液的酸性明顯增強(qiáng),則猜想②不成立 (2分)
(4)a (2分) (5)CH3CHO+Br2+H2O→CH3COOH+2HBr (2分)
Cl- 、SO42-與過量的Ag+作用也產(chǎn)生沉淀,干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)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(shí)間內(nèi)甲中的氣泡數(shù) (1分)
【解析】
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(yàn)醛基來檢驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)中單質(zhì)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(yīng);②溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng);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(zhì)與醛基發(fā)生加成反應(yīng),則溶液的酸性降低。如果與甲基發(fā)生取代反應(yīng),則溶液的酸性增強(qiáng)。所以根據(jù)方案一,若用pH試紙檢測(cè)褪色后溶液的酸性明顯增強(qiáng),則猜想②不成立。
(4)如果發(fā)生的是取代反應(yīng),則必然生成溴化氫,因此根據(jù)溴原子守恒可知,反應(yīng)后的溶液中如果n(Br—)=amol,則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應(yīng)。
(5)已知CH3COOAg易溶于水,這說明生成的淡黃色沉淀應(yīng)該是溴化銀,物質(zhì)的量=0.188g=188g/mol=0.001mol.反應(yīng)前溶液中單質(zhì)溴的物質(zhì)的量=0.5mol××=0.0005mol,其中溴原子的物質(zhì)的量=0.0005mol×2=0.001mol,恰好等于生成的溴化銀的物質(zhì)的量,這說明單質(zhì)溴與乙醛發(fā)生的是氧化反應(yīng),反應(yīng)的方程式為CH3CHO+Br2+H2O→CH3COOH+2HBr。由于Cl- 、SO42-與過量的Ag+作用也產(chǎn)生沉淀,干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)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(yīng)的化學(xué)方程式為2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(2)反應(yīng)中需要乙醇?xì)怏w,而乙醇的沸點(diǎn)大約是78℃,所以實(shí)驗(yàn)時(shí),小錢同學(xué)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(dǎo)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(huì)產(chǎn)生氣泡,所以該實(shí)驗(yàn)中“鼓氣速度”這一變量可用單位時(shí)間內(nèi)甲中的氣泡數(shù)來計(jì)量。
考點(diǎn):考查溴水與乙醛反應(yīng)原理的實(shí)驗(yàn)探究以及乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【研究課題】探究草酸晶體受熱分解的產(chǎn)物
【查閱資料】該小組同學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)查詢,獲得草酸及草酸晶體的一些相關(guān)知識(shí):
名稱 | 分子式 | 顏色、狀態(tài) | 溶解性 | 熔點(diǎn)/℃ | 密度/g·cm-3 |
草酸 | H2C2O4 | — | 易溶于水 | 189.5 | 1.900 |
草酸晶體 | H2C2O4·2H2O | 無色晶體 | — | 101.5 | 1.650 |
備注:草酸晶體失去結(jié)晶水后,175 ℃以上開始分解。
【提出猜想】(1)__________________________________;
(2)分解產(chǎn)物中的氣體可能是CO、CO2或它們的混合物。
【設(shè)計(jì)方案】(1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)完成“猜想(1)”的實(shí)驗(yàn)方案〔用簡要的實(shí)驗(yàn)裝置圖表示,要體現(xiàn)所使用儀器(加熱和夾持儀器不必畫出)和試劑〕。
(2)化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)繼續(xù)利用下圖所示裝置進(jìn)行“猜想(2)”的實(shí)驗(yàn)探究。已知:A、C、F中盛裝澄清石灰水,B中盛裝濃NaOH溶液,D中裝有堿石灰,E中裝有CuO。
①證明分解產(chǎn)物中有CO2的現(xiàn)象是______________________;證明分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是______________________。
②若未連接裝置G,要達(dá)到同樣的目的,可采取的措施是______________________。
【交流討論】小李同學(xué)繼續(xù)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn):草酸是二元弱酸,酸性比碳酸強(qiáng),在受熱分解過程中有少量升華;草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物。小李通過進(jìn)一步研究,對(duì)實(shí)驗(yàn)中CO2的檢驗(yàn)提出質(zhì)疑。試根據(jù)相關(guān)信息,指出原設(shè)計(jì)中存在的問題,并提出實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)措施。_____________________________________________________________________。
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【研究課題】 探究草酸晶體受熱分解的產(chǎn)物
【查閱資料】 該小組同學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)查詢,獲得草酸及草酸晶體的一些相關(guān)知識(shí):
名稱 | 分子式 | 顏色、狀態(tài) | 溶解性 | 熔點(diǎn)/℃ | 密度/g·cm-3 |
草酸 | H2C2O4 | — | 易溶于水 | 189.5 | 1.900 |
| H2C2O4·2H2O | 無色晶體 | — | 101.5 | 1.650 |
備注:草酸晶體失去結(jié)晶水后,175 ℃以上開始分解。
【提出猜想】(1)_____________________________________________________。
(2)分解產(chǎn)物中的氣體可能是CO、CO2或它們的混合物。
【設(shè)計(jì)方案】 (1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)完成“猜想(1)”的實(shí)驗(yàn)方案〔用簡要的實(shí)驗(yàn)裝置圖表示,要體現(xiàn)所使用儀器(加熱和夾持儀器不必畫出)和試劑〕。
(2)化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)繼續(xù)利用下圖所示裝置進(jìn)行“猜想(2)”的實(shí)驗(yàn)探究。已知:A、C、F中盛裝澄清石灰水,B中盛裝濃NaOH溶液,D中裝有堿石灰,E中裝有CuO。
①證明分解產(chǎn)物中有CO2的現(xiàn)象是___________________________;證明分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_________________________________________________________________。
②若未連接裝置G,要達(dá)到同樣的目的,可采取的措施是______________________________
_____________________________________________________________________。
【交流討論】 小李同學(xué)繼續(xù)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn):草酸是二元弱酸,酸性比碳酸強(qiáng),在受熱分解過程中有少量升華;草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物。小李通過進(jìn)一步研究,對(duì)實(shí)驗(yàn)中CO2的檢驗(yàn)提出質(zhì)疑。試根據(jù)相關(guān)信息,指出原設(shè)計(jì)中存在的問題,并提出實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)措施。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
下面是某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的實(shí)驗(yàn)記錄,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄(部分需要補(bǔ)充)回答有關(guān)問題。
【研究課題】銅離子顏色的探究
【資料卡片】
【交流討論】
(1)以上所得溶液或物質(zhì)呈天藍(lán)色的化學(xué)粒子符號(hào)是 (寫化學(xué)式,下同);實(shí)驗(yàn)步驟4中呈深藍(lán)色的化學(xué)粒子符號(hào)是 ;使飽和硝酸銅溶液呈深藍(lán)色的化學(xué)粒子符號(hào)可能是 。
(2)請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟3中“其中一份加水稀釋”的反應(yīng)離子的方程式: 。
(3)有資料上介紹濃硝酸與銅絲反應(yīng)后得溶液顏色顯藍(lán)色,實(shí)驗(yàn)中得到卻是綠色溶液,試寫出顯綠色的可能原因 ,設(shè)計(jì)兩種不同的簡單的實(shí)驗(yàn)方法證明你的解釋:
方案① ;
方案② 。
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