Question

18．下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务．
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2mL乙醇的试管里，反复操作几次．注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化．
（1）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色．该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②溴与乙醛发生加成反应；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸．
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^-的物质的量．
（2）方案一是否可行否（填“是”或“否”），理由是不论是发生取代反应还是发生氧化反应，溶液的酸性均增强．
（3）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n（Br^-）=amol，则说明溴与乙醛发生取代反应．
（4）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1：5配制KBrO₃-KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至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加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体1.88g．
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr．
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸．依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40%的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）．已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全．有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH．
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在试管A的反应液中；目的是测量反应溶液的温度；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在试管A的支管口处，目的是收集含乙酸的馏分．
（3）烧杯B内盛装的液体可以是乙二醇或甘油（写出一种即可，在题给物质中找）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据乙醛的结构、化学性质判断乙醛与溴水可能发生的反应类型；
（2）根据①乙醛与溴发生取代反应和③发生氧化还原反应后的溶液都为酸性溶液分析；
（3）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部参与反应：取代反应后生成n（Br^-）=a mol，加成反应后n（Br^-）=0 mol，氧化反应后n（Br^-）=2amol据此进行解答；
（4）依据加入过量AgN0₃溶液，得到淡黄色沉淀为AgBr，根据质量求出其物质的量，再分析反应；
Ⅱ．（1）根据乙醛与氧气发生氧化反应生成乙酸；
（2）根据实验开始时温度计应测量反应的温度，控制反应温度为60℃～80℃；根据蒸馏原理，温度计测量的是蒸气的温度；
（3）根据乙酸的沸点为117.9℃，要想通过蒸馏的方法得到乙酸，B内盛装的液体的沸点应大于117.9℃．

解答 解：Ⅰ（1）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部参与反应，可能发生的反应有三种情况：取代反应、加成反应、氧化反应，所以②为溴与乙醛发生加成反应，
故答案为：溴与乙醛发生加成反应；
（2）由于乙醛与溴发生取代反应，反应后溶液为酸性，而发生氧化还原反应后的溶液也是酸性，所以无法通过测定溶液的pH判断反应原理，
故答案为：否；不论是发生取代反应还是发生氧化反应，溶液的酸性均增强；
（3）由于乙醛是足量的，乙醛中官能团为-CHO，溴水中的溴全部参与反应：取代反应后生成n（Br^-）=a mol，加成反应后n（Br^-）=0 mol，氧化反应后n（Br^-）=2amol，
故答案为：a；
（4）得到固体1.88g为AgBr的质量，n（AgBr）=$\frac{1.88g}{188g/mol}$=0.01mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），则反应应为氧化反应，其反应方程式为：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
故答案为：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；
Ⅱ（1）乙醛与氧气发生氧化反应生成乙酸，方程式为：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH，故答案为：2CH₃CHO+O₂$→_{CuO}^{60℃-80℃}$2CH₃COOH；
（2）实验开始时温度计应测量反应的温度，控制反应温度为60℃～80℃，所以实验开始时温度计水银球的位置应在试管A的反应液中；由蒸馏原理可知，温度计测量的是蒸气的温度，所以温度计水银球的位置应在试管A的支管口处，
故答案为：试管A的反应液中；测量反应溶液的温度；试管A的支管口处；收集含乙酸的馏分；
（3）乙酸的沸点为117.9℃，要想通过蒸馏的方法得到乙酸，B内盛装的液体的沸点应大于117.9℃，由表可知烧杯B内盛装的液体可以是乙二醇或甘油，
故答案为：乙二醇或甘油（只写一个）．

点评 本题考查了醛基官能团的性质和检验应用，乙醇的催化氧化实验以及乙酸的制备，注意从取代反应、加成反应、氧化反应的反应特征分析，题目难度中等．