Question

18．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2mL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）小趙同學在探究“聞生成物的氣味”的替代方法時，偶然發(fā)現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象，提出三種猜想：
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．
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^-的物質的量．
（2）方案一是否可行否（填“是”或“否”），理由是不論是發(fā)生取代反應還是發(fā)生氧化反應，溶液的酸性均增強．
（3）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^-）=amol，則說明溴與乙醛發(fā)生取代反應．
（4）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．
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1.88g．
試通過計算判斷：溴與乙醛發(fā)生反應的化學方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr．
Ⅱ．小劉同學在查閱資料時得知，乙醛在氧化銅催化劑存在的條件下，可以被空氣氧化成乙酸．依據此原理設計實驗并在試管C中收集到少量乙酸溶液（如圖所示：試管A中裝有40%的乙醛水溶液、氧化銅粉末；試管C中裝有適量蒸餾水；燒杯B中裝有某液體）．已知在60℃～80℃時用雙連打氣球鼓入空氣即可發(fā)生乙醛的氧化反應，連續(xù)鼓入十幾次反應基本完全．有關物質的沸點見下表：

物質	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸點	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

請回答下列問題：
（1）試管A內在60℃～80℃時發(fā)生的主要反應的化學方程式為（注明反應條件）2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH．
（2）如圖所示在實驗的不同階段，需要調整溫度計在試管A內的位置，在實驗開始時溫度計水銀球的位置應在試管A的反應液中；目的是測量反應溶液的溫度；當試管A內的主要反應完成后溫度計水銀球的位置應在試管A的支管口處，目的是收集含乙酸的餾分．
（3）燒杯B內盛裝的液體可以是乙二醇或甘油（寫出一種即可，在題給物質中找）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據乙醛的結構、化學性質判斷乙醛與溴水可能發(fā)生的反應類型；
（2）根據①乙醛與溴發(fā)生取代反應和③發(fā)生氧化還原反應后的溶液都為酸性溶液分析；
（3）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應：取代反應后生成n（Br^-）=a mol，加成反應后n（Br^-）=0 mol，氧化反應后n（Br^-）=2amol據此進行解答；
（4）依據加入過量AgN0₃溶液，得到淡黃色沉淀為AgBr，根據質量求出其物質的量，再分析反應；
Ⅱ．（1）根據乙醛與氧氣發(fā)生氧化反應生成乙酸；
（2）根據實驗開始時溫度計應測量反應的溫度，控制反應溫度為60℃～80℃；根據蒸餾原理，溫度計測量的是蒸氣的溫度；
（3）根據乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內盛裝的液體的沸點應大于117.9℃．

解答 解：Ⅰ（1）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應，可能發(fā)生的反應有三種情況：取代反應、加成反應、氧化反應，所以②為溴與乙醛發(fā)生加成反應，
故答案為：溴與乙醛發(fā)生加成反應；
（2）由于乙醛與溴發(fā)生取代反應，反應后溶液為酸性，而發(fā)生氧化還原反應后的溶液也是酸性，所以無法通過測定溶液的pH判斷反應原理，
故答案為：否；不論是發(fā)生取代反應還是發(fā)生氧化反應，溶液的酸性均增強；
（3）由于乙醛是足量的，乙醛中官能團為-CHO，溴水中的溴全部參與反應：取代反應后生成n（Br^-）=a mol，加成反應后n（Br^-）=0 mol，氧化反應后n（Br^-）=2amol，
故答案為：a；
（4）得到固體1.88g為AgBr的質量，n（AgBr）=$\frac{1.88g}{188g/mol}$=0.01mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），則反應應為氧化反應，其反應方程式為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
故答案為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
Ⅱ（1）乙醛與氧氣發(fā)生氧化反應生成乙酸，方程式為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH，故答案為：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH；
（2）實驗開始時溫度計應測量反應的溫度，控制反應溫度為60℃～80℃，所以實驗開始時溫度計水銀球的位置應在試管A的反應液中；由蒸餾原理可知，溫度計測量的是蒸氣的溫度，所以溫度計水銀球的位置應在試管A的支管口處，
故答案為：試管A的反應液中；測量反應溶液的溫度；試管A的支管口處；收集含乙酸的餾分；
（3）乙酸的沸點為117.9℃，要想通過蒸餾的方法得到乙酸，B內盛裝的液體的沸點應大于117.9℃，由表可知燒杯B內盛裝的液體可以是乙二醇或甘油，
故答案為：乙二醇或甘油（只寫一個）．

點評 本題考查了醛基官能團的性質和檢驗應用，乙醇的催化氧化實驗以及乙酸的制備，注意從取代反應、加成反應、氧化反應的反應特征分析，題目難度中等．