综合题24.0分
化学

甲酸(HCOOH)是一种有刺激性气味的无色液体,有很强的腐蚀性、较强的还原性。熔点8.4℃,沸点100.7℃,能与水、乙醇互溶,加热至160℃ 即分解成二氧化碳和氢气。

14.实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳:HCOOH浓硫酸H2O+CO↑,实验的部分装置如下图所示。制备时先加热浓硫酸至80℃—90℃,再逐滴滴入甲酸。

Ⅰ 制备CO   Ⅱ        Ⅲ 收集CO

①请从下图中挑选所需的仪器,补充图中虚线方框中缺少的气体发生装置:_______、e(填选项序号)(必要的塞子、玻璃管、橡胶管、固定装置已省略)。其中,温度计的水银球应该处于            位置。

② 装置Ⅱ 的作用是                                        

15.实验室可用甲酸制备甲酸铜。其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜,碱式碳酸铜再与甲酸反应制得四水甲酸铜[Cu(HCOO)2·4H2O]晶体。相关的化学方程式是:2CuSO4+4 NaHCO3= Cu(OH)2·CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O Cu(OH)2·CuCO3+4HCOOH+ 5H2O=2 Cu(HCOO)2·4H2O+ CO2

实验步骤如下:

Ⅰ、碱式碳酸铜的制备:①步骤ⅰ是将一定量CuSO4·5H2O晶体和NaHCO3固体一起放到研钵中研磨,其目的是               。②步骤ⅱ是在搅拌下将固体混合物分多次缓慢加入热水中,反应温度控制在70℃—80℃,如果看到         (填写实验现象),说明温度过高。③步骤ⅱ的后续操作有过滤、洗涤。检验沉淀是否已洗涤干净的方法为             

Ⅱ、甲酸铜的制备: 将Cu(OH)2·CuCO3体放入烧杯中,加入一定量热的蒸馏水,再逐滴加入甲酸至碱式碳酸铜恰好全部溶解,趁热过滤除去少量不溶性杂质。在通风橱中蒸发滤液至原体积的1/3时,冷却析出晶体,过滤,再用少量无水乙醇洗涤晶体2~3次,晾干,得到产品。④“趁热过滤”中,必须“趁热”的原因是                                     。⑤用乙醇洗涤晶体的目的是                                                

17.请设计实验证明甲酸具有较强的还原性:                           

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

①a、c 液面以下(但不能接触烧瓶底部)

解析

①该反应的制取原理为 液+液↑,故应选用分液漏斗和蒸馏烧瓶作为气体发生装置,温度计的水银球在液体中,测量反应液的温度。如图:故答案为①a、c ;液面以下(但不能接触烧瓶底部);

② 生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O,HCOOH易溶于水,会发生倒吸现象,需在收集前加一个安全瓶,故装置Ⅱ的作用是防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中,故答案为:防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中;

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

①该反应的制取原理为 液+液↑,故应选用分液漏斗和蒸馏烧瓶作为气体发生装置,温度计的水银球在液体中,测量反应液的温度;

 ② 生成的气体中含有CO、HCOOH和H2O,HCOOH易溶于水,会发生倒吸现象,需在收集前加一个安全瓶;

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

①研细并混合均匀

解析

①因为是取混和固体多次加入热水中,故两种固体要混合均匀,而NaHCO3固体和CuSO4·H2O晶体均易结成块,固要研细才可混和均匀; 

②氢氧化铜和碳酸铜受热均不稳定易分解,前者生成黑色的氧化铜和水,后者者黑色的氧化铜和二氧化碳,所以温度过高会使它们分解,出现黑色固体,说明温度过高;

③步骤ⅱ的后续操作有过滤、洗涤(洗去硫酸根离子),检验沉淀是否已洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净;若产生白色沉淀,说明沉淀未洗涤干净。

④蒸发浓缩后甲酸铜的浓度比较高,如果冷却至常温会以晶体的形式析出,故要“趁热”过滤; 

⑤将滤液冷却结晶后,析出的晶体表面一定会残留有溶液中的其它物质,如表面上有水,还有一些其它的溶质都有可能残留在上面,故用乙醇洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的水和其它杂质;

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

①因为是取混和固体多次加入热水中,故两种固体要混合均匀;

②氢氧化铜和碳酸铜受热均不稳定易分解,出现黑色固体,说明温度过高; 

③检验沉淀是否已洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净;若产生白色沉淀,说明沉淀未洗涤干净。 

④蒸发浓缩后甲酸铜的浓度比较高,如果冷却至常温会以晶体的形式析出,故要“趁热”过滤; 

⑤用乙醇洗涤晶体的目的是洗去晶体表面的水和其它杂质;

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

往甲酸溶液中滴加氢氧化钠溶液调成碱性。再取该溶液几滴滴加到2mL新制银氨溶液中,水浴加热,有银镜生成。

解析

甲酸含有醛基,醛基有还原性,设计如下实验证明甲酸具有较强的还原性:往甲酸溶液中滴加氢氧化钠溶液调成碱性。再取该溶液几滴滴加到2mL新制银氨溶液中,水浴加热,有银镜生成。

考查方向

实验装置综合;常见气体制备原理及装置选择。

解题思路

甲酸含有醛基,醛基有还原性,设计如下实验证明甲酸具有较强的还原性。

易错点

本题考查了化学实验装置的综合应用,题目难度中等,明确实验目的及发生反应的原理为解答关键,只有掌握化学实验装置的特点及综合应用方法,试题培养了学生的化学实验能力。