Question

甲酸（CH₂O₂），俗稱蟻酸，結(jié)構(gòu)式為：
某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在分析甲酸的組成和結(jié)構(gòu)后，對(duì)甲酸的性質(zhì)提出如下猜想并設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證：
猜想I：甲酸具有酸性；
實(shí)驗(yàn)I：在甲酸溶液中滴加紫色石蕊試液；
猜想II：甲酸能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；
實(shí)驗(yàn)II：（步驟如圖所示）；
回答下列問題：
（1 ）請(qǐng)你再設(shè)計(jì)出至少2個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證甲酸的酸性：______、______；
（2）請(qǐng)你進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明甲酸是弱酸：______；
（3）依如圖所示的實(shí)驗(yàn)，加熱20分鐘后并沒有出現(xiàn)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．該小組同學(xué)預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)是（用化學(xué)方程式表示）______，請(qǐng)你從理論上簡(jiǎn)單解釋實(shí)驗(yàn)中沒有出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因______；
（4）在仔細(xì)分析甲酸分子組成元素的基礎(chǔ)上，請(qǐng)你再提出一個(gè)甲酸在濃硫酸作用下可能具有的性質(zhì)的猜想是______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)酸的通性分析，甲酸呈酸性，則在溶液中電離出氫離子，用PH試紙檢驗(yàn)變紅色，能與堿發(fā)生中和反應(yīng)，能與碳酸鹽反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，
故答案為：測(cè)定pH或滴加Na₂CO₃溶液、或?qū)⒓姿岬渭拥降斡蟹犹�的NaOH溶液中；
（2）如甲酸為弱酸，則其鈉鹽溶液水解呈堿性，將等pH的HCOOH溶液和HCl溶液稀釋相同倍數(shù)時(shí)，PH變化不同，強(qiáng)酸PH變化較大，弱酸PH變化較小，溶液的導(dǎo)電性不同，
故答案為：測(cè)定HCOONa溶液的pH；或?qū)⒌萷H的HCOOH溶液和HCl溶液稀釋相同倍數(shù)，測(cè)其pH的變化；或比較等濃度甲酸和鹽酸的導(dǎo)電性等；
（3）甲酸的結(jié)構(gòu)為，分子中含有醛基、羧基、羰基和羥基，應(yīng)具有還原性和酸性等性質(zhì)，理論上甲酸的醛基被氧化成羧基，甲酸變成碳酸．碳酸不穩(wěn)定分解成二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為：HCOOH+2Ag（NH₃）₂OH2H₂O+2Ag+4NH₃↑+CO₂ ↑，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中沒有出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象的可能原因是羥基的影響，另外進(jìn)行銀鏡反應(yīng)時(shí)，須在堿性條件下反應(yīng)，如稀氨水量不足，則無銀鏡產(chǎn)生，
故答案為：HCOOH+2Ag（NH₃）₂OH2H₂O+2Ag+4NH₃↑+CO₂ ↑；由于羥基對(duì)醛基的影響，導(dǎo)致甲酸中的醛基不具有典型醛基的性質(zhì)；羧基中C原子和2個(gè)O原子之間形成1個(gè)大л鍵，而使甲酸分子中的醛基性質(zhì)不太典型；或答稀氨水量不足，使甲酸與銀氨溶液混合后仍顯酸性；
（4）根據(jù)濃硫酸具有脫水性，以及甲酸的分子式為CH₂O₂，根據(jù)質(zhì)量守恒可推測(cè)甲酸在濃硫酸的作用下脫水生成CO和H₂O，故答案為：甲酸在濃硫酸的作用下脫水生成CO和H₂O；
分析：（1）根據(jù)酸的通性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；
（2）從弱酸存在電離平衡、不能完全電離、鈉鹽溶液呈堿性以及與強(qiáng)酸比較等角度分析；
（3）根據(jù)甲酸含有的官能團(tuán)分析可能具有的性質(zhì)，推測(cè)各官能團(tuán)之間的相互影響；
（4）根據(jù)濃硫酸具有脫水性，以及甲酸的分子式為CH₂O₂，根據(jù)質(zhì)量守恒可推測(cè)甲酸在濃硫酸的作用下脫水生成物；
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了甲酸的性質(zhì)，解答時(shí)抓住官能團(tuán)羧基和醛基是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．