Question

11．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(guò)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．該小組用圖1所示裝置進(jìn)行乙醇制乙烯的實(shí)驗(yàn)．當(dāng)溫度迅速上升后，可觀察到試管中溴水褪色，蒸餾燒瓶中液體呈棕黑色．實(shí)驗(yàn)后，將燒瓶中的廢液倒入盛有水的塑料桶中．
（1）寫出乙醇制乙烯的反應(yīng)方程式CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O，該反應(yīng)屬于消去反應(yīng)
（2）有一些同學(xué)認(rèn)為：溴水褪色的現(xiàn)象不能證明反應(yīng)中有乙烯生成且乙烯具有不飽和性，因?yàn)樽睾谏�物質(zhì)會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成某氣體，該氣體能使溴水褪色，則該氣體與溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+2H₂SO₄．
另有一些同學(xué)經(jīng)過(guò)細(xì)致觀察后認(rèn)為：試管中的另一個(gè)現(xiàn)象可證明反應(yīng)中有乙烯生成且乙烯具有不飽和性．這個(gè)現(xiàn)象是試管底部有油狀液體生成．
Ⅱ．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2mL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(lái)說(shuō)明生成物的出現(xiàn)，該化學(xué)方法中所另加的試劑為銀氨溶液，出現(xiàn)的主要現(xiàn)象是：出現(xiàn)銀鏡或新制氫氧化銅懸濁液，產(chǎn)生磚紅色沉淀．（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（請(qǐng)你補(bǔ)足猜想②）．：
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．
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）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(yīng)還是氧化反應(yīng)，溶液的酸性均增強(qiáng)，無(wú)法確定反應(yīng)類型．
（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a mol，若測(cè)得反應(yīng)后
n（Br^-）=amol，則說(shuō)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(guò)量的AgNO₃溶液，過(guò)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(guò)計(jì)算判斷：溴與乙醛發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr
小張同學(xué)認(rèn)為合適的酸既不是硫酸也不是鹽酸，理由是Cl^-、SO₄^2-與過(guò)量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）在濃硫酸作催化劑、170℃加熱條件下，乙醇發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯；
（2）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，能將乙醇氧化生成碳，自身被還原生成二氧化硫，二氧化硫含有還原性與溴單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；乙烯和溴發(fā)生加成反應(yīng)生成溴代烴，溴代烴不溶于水且密度大于水；
Ⅱ．（1）醛類物質(zhì)可以和銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液反應(yīng)；
（2）根據(jù)乙醛的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)判斷乙醛與溴水可能發(fā)生的反應(yīng)類型；
（3）根據(jù)①乙醛與溴發(fā)生取代反應(yīng)和③發(fā)生氧化還原反應(yīng)后的溶液都為酸性溶液分析；
（4）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應(yīng)：取代反應(yīng)后生成n（Br^-）=a mol，加成反應(yīng)后n（Br^-）=0 mol，氧化反應(yīng)后n（Br^-）=2amol據(jù)此進(jìn)行解答；
（5）依據(jù)加入過(guò)量AgN0₃溶液，得到淡黃色沉淀為AgBr，根據(jù)質(zhì)量求出其物質(zhì)的量，再分析反應(yīng)；鹽酸和硫酸中的陰離子都和銀離子反應(yīng)生成沉淀．

解答 解：Ⅰ．乙醇與濃硫酸混合加熱到170℃發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH₂=CH₂↑+H₂O；消去；
（2）濃H₂SO₄具有強(qiáng)氧化性，將乙醇氧化成碳，自身被還原生成二氧化硫，C+2H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，SO₂具有還原性，可以與Br₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氫硫酸而使溴褪色，反應(yīng)方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，
若乙烯具有不飽和性，乙烯和溴發(fā)生加成反應(yīng)生成溴代烷，溴代烷和水不互溶，且密度大于水，和水混合會(huì)分層，且下層有油狀液體存在，所以試管底部有油狀液體生成可證明反應(yīng)中有乙烯生成且乙烯具有不飽和性，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+2H₂SO₄；試管底部有油狀液體生成；
Ⅱ．（1）乙醇催化氧化的產(chǎn)物是乙醛，乙醛可以和新制銀氨溶液反應(yīng)得到銀鏡或與新制的氫氧化銅懸濁液反應(yīng)生成磚紅色沉淀氧化亞銅，
故答案為：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）由于乙醛是足量的，溴水中的溴全部參與反應(yīng)，可能發(fā)生的反應(yīng)有三種情況：取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)，所以②為溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)，
故答案為：溴與乙醛發(fā)生加成反應(yīng)；
（3）由于乙醛與溴發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)后溶液為酸性，而發(fā)生氧化還原反應(yīng)后的溶液也是酸性，故若用pH試紙檢測(cè)褪色后溶液的酸性明顯增強(qiáng)，不論是發(fā)生取代反應(yīng)還是氧化反應(yīng)，溶液的酸性均增強(qiáng)，無(wú)法確定反應(yīng)類型，
故答案為：否；不論是發(fā)生取代反應(yīng)還是氧化反應(yīng)，溶液的酸性均增強(qiáng)，無(wú)法確定反應(yīng)類型；
（4）由于乙醛是足量的，乙醛中官能團(tuán)為-CHO，溴水中的溴全部參與反應(yīng)：取代反應(yīng)后生成n（Br^-）=a mol，加成反應(yīng)后n（Br^-）=0 mol，氧化反應(yīng)后n（Br^-）=2amol，
故答案為：a；
（5）得到固體0.188g為AgBr的質(zhì)量，n（AgBr）=$\frac{0.188g}{188g/mol}$=0.001mol，10mL含0.005mol Br₂，n（Br^-）=2n（Br₂），則反應(yīng)應(yīng)為氧化反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；合適的酸既不是硫酸也不是鹽酸是因?yàn)镃l^-、SO₄^2-與過(guò)量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行；
故答案為：CH₃CHO+Br₂+H₂O→CH₃COOH+2HBr；Cl^-、SO₄^2-與過(guò)量的Ag⁺作用也產(chǎn)生沉淀，干擾實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了醛基官能團(tuán)的性質(zhì)和檢驗(yàn)應(yīng)用，乙醇的催化氧化實(shí)驗(yàn)，注意從取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)的反應(yīng)特征分析，題目難度中等．