某研究性试验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验:
(1) 2Cu+O2=△=2CuO
CH3CH2OH+CuO→△→CH3CHO+H2O+Cu
放热
(2) 加热 冷却
(3)乙醇 、乙醛 、水;氮气
(4) 乙酸 C蒸馏
分析(`1)铜网由红变黑是由于铜和氧气反应生成氧化铜,再由黑变红是由于氧化铜被乙醇还原生成铜和乙醛,起初反应需加热,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该反应是放热反应
(2)甲中产生的乙醇蒸气进入玻璃管中,所以甲的作用是加热产生的乙醛蒸气要冷凝液体所以乙的作用是冷却.
(3)试管a中除能收集到乙醛外,肯定有未被氧化的乙醇及生成的水,空气中O2参与反应后,剩下的主要气体为氮气,所以集气瓶中收集到的气体的主要万分是氮气.
(4)乙醛具有很强的还原性,可被氧化为乙酸,所以试管a中应有乙酸,乙酸与碳酸氢钠溶液反应生成高沸点的盐乙酸钠,再通过蒸馏得到乙醛.
实验现象:红热的铜丝多次伸入乙醇中,有酸性的气味产生。
相关化学方程式:
1.铜的氧化:2Cu+O2=加热=2CuO
2.乙醇的催化氧化:
C2H5OH+O2=Cu=CH3COOH+H2O
这是书本上的一个变式题,就是实验室制乙醛;
放热加热乙醇使其挥发与空气中的氧气充分混合,利于下一步的反应;
冷却
使生成的乙醛冷凝成为液体,沉在试管底部,便于乙醛的收集;乙醛
乙醇
水
乙醛是反应生成的,乙醇是未反应完的,水也是反应生成的;
氮气
集气瓶中的气体主要就是空气中的氧反应后剩下的气体,主要就是氮气了;
乙酸
用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明有酸,所以推测是乙酸
;
c
这个选择可以根据课本教材里的相关实验步骤里的做法得出,把算中和掉,碳酸氢钠溶液应该是饱和的;
蒸馏
根据熔沸点相差较大的现实可知蒸馏方法最好
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| △ |
| △ |
| Cu |
故答案为:2CH3CH2OH+O2
| △ |
| Cu |
(2)根据反应流程可知:在甲处用热水浴加热使乙醇挥发与空气中的氧气混合,有利于下一步反应;乙处作用为冷水浴,降低温度,使生成的乙醛冷凝成为液体,沉在试管的底部,
故答案为:使乙醇受热挥发;冷凝生成的反应物;
(3)乙醇的催化氧化实验中的物质:乙醇、乙醛、乙酸和水的沸点高低不同,在试管a中能收集这些不同的物质,其中乙酸能使紫色石蕊试纸显红色,要除去该物质,可在混合液中加入碳酸氢钠,碳酸氢钠可以和乙酸之间反应生成乙酸钠、水以及二氧化碳,其余的物质和乙酸均不会发生反应,故答案为:C.
至于炸裂试管的问题,我们说加热高锰酸钾制取氧气的时候试管口向下倾斜是为了防止水回流是试管底部受热不均炸裂,在这种情况下反应体系是固体的
而乙酸乙醇制取乙酸乙酯实验中,反应体系是液体,冷凝的液体回流不会导致试管受热不均,所以不会炸裂试管
| ||
| 放热 |
| △ |
熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该反应时一个放热反应,
故答案为:2Cu+O2
| ||
| 放热 |
| △ |
(2)根据反应流程可知:在甲处用热水浴加热使乙醇挥发与空气中的氧气混合,有利于下一步反应;乙处作用为冷水浴,降低温度,使生成的乙醛冷凝成为液体,沉在试管的底部,
故答案为:加热;冷却;
(3)乙醇的催化氧化实验中的物质:乙醇、乙醛和水的沸点高低不同,在试管a中能收集这些不同的物质,空气的成分主要是氮气和氧气,氧气参加反应后剩余的主要是氮气,
故答案为:乙醛、乙醇、水;氮气;
(4)乙醛能被进一步氧化成乙酸,乙酸能使紫色石蕊试纸显红色,所以若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中含有乙酸;四个选择中,只有“c.碳酸氢钠”可以和乙酸反应,生成乙酸钠、水和二氧化碳,所以c正确;将两种互溶物质分离,通常采用蒸馏法,
故答案为:乙酸;c;蒸馏.
2.探究改进后的实验能否达到很好的演示效果
1.掌握乙醇催化氧化的原理;2.能够写出相应的化学方程式;3.学习乙醇催化氧化实验的操作 过程与方法:通过演示实验加深对乙醇催化氧化原理和操作的掌握 情感态度价值观:1.培养探究精神;2.逐步形成科学的实验态度 实验原理:反应的方程式为2Cu + O2→2CuO CuO + CH3CH2OH→CH3CHO + Cu + H2O 总方程式为:CH3CH2OH+ O2→CH3CHO +H2O 反应中起催化作用的是Cu,表面的氧化铜是中间产物.实验设计(或改进)思路:教材上是这样做的这个实验:“把铜丝烧成螺旋状,在火焰上加热后,铜丝表面发黑生成黑色的氧化铜,把它迅速插入酒精中,待黑色退去后,取出铜丝再加热,再插入酒精中,反复数次后嗅闻气味.” 课本中存在的不足:改进后:1.适合课堂演示 1.没有相应的装置图 2.现象明显,并可以检测出生成物 2.实验的可观察性不强 3.实验装置:3.采用闻的方式不可靠 实验研究的主要内容:1.乙醇催化氧化的装置改进 2.乙醛的检验 实验研究方案及记录:铜的变化 乙醛与氧化铜反应的现象 乙醛与新制氢氧化铜反应的现象 乙醛与银铵溶液的反应现象 问题与讨论:1.如果用新制的氢氧化铜和银氨溶液来检验乙醛,未出现砖红色沉淀和银镜现象的原因是 什么?答:因为乙醛的量太少,且混有大量的乙醇,反应后没有立即撤去加热乙醇的酒 精灯,致使乙醇蒸汽进入生成物中.注意事项:1.在操作中必须先加热铜,然后再加热乙醇,而且乙醇加热过程必须一直持续;2.反应结束后,必须先停止加热乙醇然后再停止加热铜.3.为减少生成物混入乙醇,应使氧化铜过量.总结:乙醇和热的氧化铜粉末发生反应.反应的条件是氧化铜粉末必须先加热.该反应氧化铜被还原成铜,做的是氧化剂.而铜作催化剂时,氧气做的是氧化剂,氧化铜是中间产物.
2CH3CH2OH + O2 → 2CH3CHO + 2H2O(条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热)
实际上是乙醇先和氧化铜进行反应,然后氧化铜被还原为单质铜,现象为:黑色氧化铜变成红色。
乙醇也可被高锰酸钾氧化,同时高锰酸钾由紫红色变为无色。乙醇也可以与酸性重铬酸钾溶液反应,当乙醇蒸汽进入含有酸性重铬酸钾溶液的硅胶中时,可见硅胶由橙红色变为草绿色,此反应现用于检验司机是否醉酒驾车。
氧化反应(1)燃烧:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量
完全燃烧:C2H5OH+3O2-点燃→2CO2+3H2O
不完全燃烧:2C2H5OH+5O2—点燃→2CO2+2CO+6H2O
(2)催化氧化:在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行。
2Cu+O2-加热→2CuO
C2H5OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O
即催化氧化的实质(用Cu作催化剂)
总式:2CH3CH2OH+O2-Cu或Ag→2CH3CHO+2H2O(工业制乙醛)
乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。(切记要注酸入醇,酸与醇的比例是1:3)
想了解更详细的情况可以去
http://wenku.baidu.com/view/baf3b50ff78a6529647d5308.html
乙醇的催化氧化方程式如下:
第一步:
2Cu+O2=(加热)2CuO;
第二步:
C2H2OH+CuO→(加热)CH3CHO+Cu+H2O;
如总方程式为:
2CH3CH2OH+O2→(Cu/Ag,加热)2CH3CHO+2H2O。乙醇的催化氧化为实验室制取乙醛的方法,过程中需要加热,使乙醇挥发从而更好的和氧气充分混合。
乙醇的用途:
1、25%-50%的乙醇可用于物理退热,有降温的作用。
2、40%-50%的酒精可以用来给长期卧床的人擦身体。
3、70%-75%的乙醇有杀菌消毒的作用,可以用于皮肤消毒、医疗器械消毒、碘酒脱碘、屏幕清洁等。
4、95%的乙醇可以作为燃料,例如用于酒精灯、酒精炉等。
5、乙醇发酵后可以用来酿酒,乙醇是酒的主要成分。
6、乙醇可以调入汽油,作为车用燃料。
乙醇的催化氧化:
乙醇的催化氧化是乙醇和氧气反应生成了乙醛和水。实验过程是铜和氧气生成氧化铜,氧化铜和乙醇生成甲醛、铜和水。
反应中起催化作用的是Cu,表面的氧化铜是中间产物。先加热氧化铜一段时间,再加热乙醇使乙醇蒸汽通入氧化铜粉末中,很快黑色的氧化铜变为红色。
以上内容参考:百度百科-乙醇
α-C与α-H之间加氧,生成同碳二醇,不稳定,分子内脱水,生成乙醛
乙醛的α-C与α-H之间也能加氧,生成乙酸,稳定,反应结束