某校化学课外兴趣小组的学生为了验证乙醇的分子结构,设计如下实验程序:乙醇组成元素的测定、分子式的测
| (1)①用一干燥的小烧杯倒置在乙醇燃烧的火焰的上方,烧杯内壁有水珠生成 ②将内壁用澄清石灰水润湿的小烧杯倒置在火焰的上方,石灰水变浑浊 (2)乙醇、二氧化碳及水三种物质的质量 (3)不需要 (4)① D B E A F C ② 1;CH 3 CH 2 OH;CH 3 —O—CH 3 (5)AB |
| 试题分析:(1)①有机物中的H元素燃烧时生成H 2 O,所以用一干燥的小烧杯倒置在乙醇燃烧的火焰的上方,烧杯内壁有水珠生成可证明物质含氢元素。 ②有机物中的C元素燃烧时生成CO 2 ,所以将内壁用澄清石灰水润湿的小烧杯倒置在火焰的上方,石灰水变浑浊,可证明物质含碳元素。 (2)根据二氧化碳和水的质量。可求出C、H元素的质量,与乙醇的质量对比,即可判断出乙醇还含有碳元素。 (3)根据乙醇、二氧化碳及水三种物质的质量可求出C、H、O原子的个数比为:2:6:1,根据C、H、O的成键情况可知,乙醇的分子式只能为C 2 H 6 O,所以不需要测定乙醇的相对分子质量,即可确定乙醇的分子式。 (4)①分液漏斗与烧瓶相连为反应装置,气体通过E短导管进入A,A中的水沿F进入量筒,所以仪器的连接想、顺序为: D B E A F C ②乙醇的物质的量为:2.0mL×0.789g?cm -3 ÷46g/mol=0.034mol;生成的氢气为:0.39L÷22.4L/mol=0.017mol,所以 乙醇分子中能被钠取代出的氢原子数为1;可确定乙醇的结构为CH 3 CH 2 OH,而不是CH 3 —O—CH 3 (5)A、本实验在室温下进行,气体摩尔体积大于22.4L/mol,造成结果偏高,正确;B、因为相同质量的甲醇反应生成的氢气更多,无水酒精中混有微量甲醇会造成结果偏高,正确;C、无水酒精与钠反应不够完全,生成的氢气偏少,则结果偏低,错误。 |
(1)检查气密性,首先形成液封,即先关闭分液漏斗活塞,把导管插入液面下,然后手捂烧瓶,使装置内外压强不同,则看到有气泡冒出,松开手会看到导管液面上升,即证明气密性良,
故答案为:连接好装置,关闭分液漏斗的活塞,将右侧导管插入水槽,微热烧瓶,右侧导管若有气泡冒出,冷却后形成一段水柱,且一段时间内水柱不变化,证明装置气密性良好.
(2)原来装置中有空气,但反应后装置中仍有氢气,故排出的气体的体积即为氢气的体积,故答案为:不正确;
(3)如果实验开始前b导管内充满水,则量筒中排出的水的体积即为氢气的体积;而当导管中未充满水时,排到量筒中的水的体积偏小,则导致实验结果偏小,故答案为:偏小;
(4)1.15g C2H6O的物质的量n=
m
M
=
1.15g
46g/mol
=0.025mol,生成氢气的物质的量n=
V
Vm
=
0.28L
22.4L/mol
=0.0125mol,即2mol C2H6O~1molH2
~2molH,可知在C2H6O中能被钠置换的H原子只有1个,即有1个H原子与其他5个不同,故可知C2H6O的结构为Ⅱ,故答案为:Ⅱ.
第一种
药品:乙醇、金属钠; 仪器:试管,量筒,玻璃导管
步骤:量取一定体积的乙醇,倒入试管,加入足量的金属钠,用量筒排水搜集产生的气体,记录产生的气体体积。
现象:当钠加入乙醇中时,产生较多气体,乙醇沉入试管底部。
方程式:2CH3CH2OH(l)+2Na(s)==2CH3CH2ONa(aq)+H2(g)
结论:实验中产生的气体与乙醇物质的量之比为2:1,说明乙醇分子中只有一个活泼氢,
即羟基氢。实验表明乙醇结构是第一种。
(严格来讲应该用核磁共振氢谱测定氢的化学环境)
| (1)连接好装置,关闭分液漏斗的活塞,将右侧导管插入水槽,微热烧瓶,右侧导管若有气泡冒出,冷却后形成一段水柱,且一段时间内水柱不变化,证明装置气密性良好 (2)不正确 (3)偏小 (4)(Ⅱ) |
| 该实验的关键是准确测量反应产生气体的体积。根据产生气体的体积可以确定被置换的氢原子的个数。(3)中如果实验开始前b导管内未充满水,则会使排出水的体积减小,故实验结果偏小。(4)参加反应的乙醇的物质的量是0.025 mol,生成氢气的物质的量是0.012 5 mol,即1 mol乙醇分子中的6个氢原子所处的化学环境并不完全相同,有1个应不同于其他的氢原子,从而确定乙醇的结构为(Ⅱ)式。 |
点燃酒精灯,在酒精灯火焰上方罩一个干燥、洁净的烧杯,观察烧杯内壁产生水雾。说明酒精中含有氢元素。然后迅速将烧杯倒转过来,向烧杯里注入少量的澄清石灰水,振荡,产生白色沉淀,说明含有碳元素。
[实验2]
向试管里注入约2ml无水乙醇,再放入一小块擦干煤油的金属钠,在试管口迅速塞上配有针头的单孔塞,用小试管倒扣在针头之上,收集并验纯气体;然后点燃,并把一干燥的小烧杯罩在火焰上,片刻,观察烧杯内壁上有什么现象,迅速倒转烧杯,向烧杯中加入少量的澄清石灰水,振荡。内壁产生水雾,澄清石灰水无变化,证明产生氢气。
[实验3]
向试管里注入约2ml无水乙醇,取一根光洁的铜丝绕成螺旋状,放在酒精灯外焰上加热至红热,然后伸入无水乙醇中,反复几次.铜丝变黑然后又复原,溶液有刺激性气味。乙醇被氧化为乙醛
表达式:设木块的横截面积为S,木块在水和酒精中都处于漂浮状态,则F水浮=F酒精浮。即:p水gs(L-L水)=p酒精gs(L-L酒精),解得:p酒精=(L-L水)÷(L-L酒精)×p水。
醇含量的测定有物理方法和化学方法。
物理方法:
有气相色谱法、密度瓶法、酒精计法、折射计测定法。
化学方法:
重铬酸钾比色法、莫尔氏盐法、碘量滴定法。
实验制乙醇:基本实验室都是直接买的,但是也可以制备。
如图为实验装置
实验步骤:取干燥的250 mL圆底烧瓶一个,加入95%乙醇100 mL和小块生石灰30 g,振摇后用橡皮塞塞紧,放置过夜。在烧瓶口装上回流冷凝管,管口接一支氯化钙干燥管,在水浴上加热回流1至2小时,稍冷,取下冷凝管,改装成蒸馏装置,再放在热水浴中蒸馏,把最初蒸出的5 mL馏出液另外回收,然后用烘干的吸滤瓶作为接收器,其侧管接一支氯化钙干燥管,使其与大气相通,蒸至无液滴出来为止,量取所得乙醇的体积,计算回收率。
方程式:CaO + H2O =Ca (OH)2
2.工业制备乙醇
工业上有两种方法,一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法;另一种是乙烯催化直接水合法。
①间接水合法 也称硫酸酯法,反应分两步进行。首先,将乙烯在一定温度、压力条件下通入浓硫酸中,生成硫酸酯,再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇,同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙醇作原料、反应条件较温和,乙烯转化率高,但设备腐蚀严重,生产流程长,已为直接水合法取代。
②直接水合法 在一定条件下,乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇:
CH2=CH2+H2O=CH3CH2OH
此外制备要注意
1、仪器应事先干燥;
2、接引管支口上接干燥管,防止空气中的水分影响实验;
3、使用颗粒状的氧化钙,使用粉末的氧化钙则暴沸严重;
4、实验后及时清理仪器。
5、无论用发酵法或乙烯水合法,制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物,要得到无水乙醇需进一步脱水。