Question

2．實驗室可利用甲醇、空氣和銅制備甲醛．甲醇和甲醛的沸點和水溶性見如表：

	沸點/℃	水溶性
甲醇	65	混溶
甲醛	-21	混溶

如圖是兩個學生設計的實驗裝置，右邊的反應裝置相同，而左邊的氣體發(fā)生裝置不同，分別如（甲）和（乙）所示，試回答：
（1）若按（乙）裝置進行實驗，則B管中應裝CuO，反應的化學方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu．
（2）若按（甲）裝置進行實驗，則通入A管的X是空氣（或氧氣），B中反應的化學方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．
（3）C中應裝的試劑是H₂O．
（4）在儀器組裝完成后，加試劑前都必須要進行的操作是檢查裝置的氣密性；添加藥品后，如何檢驗（乙）裝置的氣密性？導管口伸入水中，手握試管A，試管C水中有氣泡生成，松手后，導氣管口內形成液柱，表明裝置氣密性良好．
（5）兩種裝置中都需加熱的儀器是A、B（填“A”，“B”或“C”），加熱的方式分別為A水浴加熱，B酒精燈加熱．實驗完成時，都應先停止對B（填“A”，“B”或“C”）的加熱，再撤出C中導管．實驗完成時，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，打開鐵夾的目的是防止倒吸，其工作原理為：氣球內空氣進入反應裝置，裝置內氣體壓強增大．
（6）你認為哪套裝置好？并請說明理由甲，制得的甲醛溶液濃度大．

Answer 1

分析 本實驗為物質的制備實驗，因有氣體參與，所以組裝好裝置后，應先檢驗裝置的氣密性．若按甲裝置進行實驗，則通入A的X是空氣（或氧氣），空氣中的氧氣做氧化劑，B中發(fā)生反應的化學方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙裝置進行實驗，因沒有通空氣（或氧氣）做氧化劑，則B管中應裝入的物質是CuO做氧化劑用，B中發(fā)生反應的化學方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu．因甲醇氧化需要加熱，因此B處需加熱；為了向B處不斷的提供甲醇氣體，A處應加熱．要想檢驗實驗后C中所得液體確為甲醛溶液，利用醛類的性質即可檢驗．
（1）乙裝置中不通入氧氣，則需要利用氧化銅氧化甲醇；
（2）甲裝置中不斷通入氧氣，甲醇與氧氣在銅的催化作用下生成甲醛；
（3）甲醛與甲醇都是有毒物質，應進行尾氣處理，二者都溶于水，可以用水吸收；
（4）本實驗有氣體參與，所以組裝好裝置后，應先檢驗裝置的氣密性，根據檢查裝置裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（5）甲醇易揮發(fā)，利用水浴加熱促進其揮發(fā)；甲醇氧化反應需要酒精燈加熱；實驗完成時，裝置中還有一部分甲醛未完全進入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進入C裝置，所以應先停止對B的加熱，再撤出C中導管，實驗完成時，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，目的是防止倒吸；
（6）甲裝置氧氣充足，制得的甲醛溶液濃度大．

解答 解：（1）乙裝置中利用氧化銅氧化甲醇生成甲醛，方程式：CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，
故答案為：CuO；CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu；
（2）甲醇催化氧化，生成甲醛和水，反應為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O，
故答案為：空氣（或氧氣）；2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O；
（3）甲醛與甲醇都是有毒物質，應進行尾氣處理，二者都溶于水，可以用水吸收；
故答案為：H₂O；
（4）本實驗為利用甲醇、空氣和銅制備甲醛的實驗，有氣體參與，所以組裝好裝置后，應先檢驗裝置的氣密性，添加藥品后，檢驗（乙）裝置的氣密性的方法為：導管口伸入水中構成封閉體系，手握試管A加熱，封閉氣體熱脹冷縮，試管C水中有氣泡生成，松手后，導氣管口內形成液柱，表明裝置氣密性良好，
故答案為：檢查裝置的氣密性；導管口伸入水中，手握試管A，試管C水中有氣泡生成，松手后，導氣管口內形成液柱，表明裝置氣密性良好；
（5）甲醇的沸點只有65℃，所以利用水浴加熱促進其揮發(fā)，所以A處用水浴加熱；甲醇氧化反應需要溫度較高，所以B處用酒精燈加熱；實驗結束時，裝置中還有一部分甲醛未完全進入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進入C裝置，所以應先停止對B的加熱，再撤出C中導管，因氣球內空氣進入反應裝置，裝置內氣體壓強增大，能防止倒吸，所以實驗完成時，先打開D處氣球的鐵夾，再撤去酒精燈，
故答案為：A、B； A水浴加熱，B酒精燈加熱； B； 撤出C中導管； 防止倒吸　氣球內空氣進入反應裝置，裝置內氣體壓強增大；
（6）若按甲裝置進行實驗，則通入A的X是空氣（或氧氣），空氣中的氧氣做氧化劑，B中發(fā)生反應的化學方程式為2CH₃OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2HCHO+2H₂O．若按乙裝置進行實驗，因沒有通空氣（或氧氣）做氧化劑，則B管中應裝入的物質是CuO做氧化劑用，B中發(fā)生反應的化學方程式為CH₃OH+CuO$\stackrel{△}{→}$HCHO+H₂O+Cu，顯然，甲裝置氧氣充足，制得的甲醛溶液濃度大，甲裝置好，
故答案為：甲，制得的甲醛溶液濃度大．

點評 本題為實驗題考查了甲醛的制備，熟悉醇的催化氧化反應是解題關鍵，注意反應物與生成物的性質，題目難度中等．