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1. 实验原理及现象的分析
例1 某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
（1）实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学方程式 、 。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇催化是 反应。
（2）甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是 ；乙的作用是 。
（3）反应进行一段时间后，试管[a]中能收集到不同的物质，它们是 。集气瓶中收集到的气体的主要成分是 。
（4）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，说明液体中还含有 （填名称）；要除去该物质，可现在混合液中加入 （填写字母）；然后，再通过 （填试验操作名称）即可除去。
a．氯化钠溶液 b．苯
c．碳酸氢钠溶液 d．四氯化碳
解析 （1）首先要清楚鼓入空气实际上是加入O2，这种通入气体的方式是间歇性的进入，起初空气进入的量比较少，乙醇蒸发占主导地位，氧化铜被还原。而后，当空气通入一段时间后，氧气过量，导致生成的铜部分被氧化。
（2）甲杯：加热，加速乙醇的挥发；乙杯：冷却，收集产物。
（3）反应进行一段时间后，由于一部分乙醇被氧化，试管[a]中收集到的产物为乙醛和水，以及没有反应完的乙醇。集气瓶中收集的主要是氮气，还有少量的氧气，由于氧气量少。
（4）由于C2H5OH→CH3CHO→CH3COOH是连续的氧化反应，并且CH3CHO→CH3COOH比C2H5OH→CH3CHO容易，所以产物中一定会有少量的乙酸。要除去乙酸，加入的物质应该既能与乙酸反应，又便于与乙醇和乙醛分离。在四个选项中只有碳酸氢钠溶液能与乙酸反应，再通过蒸馏方式把乙醇和乙醛分离出来。
点评 本题描述了乙醇催化氧化的实验情境，考查同学们对实验原理的理解和实验现象的判断，要求大家掌握实验的每一个操作步骤、实验现象。
2. 实验装置的探究
例2 某校课外活动小组的同学在完成课本乙醇氧化制乙醛的实验中，设计了如下三个实验方案：
方案1 试管中取适量（约10 mL）的无水乙醇，将擦亮的铜丝绕成螺旋状，在酒精灯上加热至发红，伸入乙醇中，重复约10次，历时约10 min。可观察到的现象是：①铜丝的颜色由紫红→黑→紫红；②能闻到一股刺激性气味；③取反应后的液体与银氨溶液反应，几乎得不到银镜反应的现象。
方案2 要使反应达到所需温度，只能把铜丝单独加热，再设法让乙醇与炽热的铜丝接触。而根据前一次实验的经验，乙醇必须变成蒸气，方可达到实验要求和实验目的。于是，同学们又设计了第二套实验装置，图1（省略了铁架台）。
通过实验，反应发生了，有无色有刺激性气味的液体，将该液体与银氨溶液反应，得到了光亮的银镜;又取该液体与新制的Cu(OH)2悬浊液混合共热，立刻得到了红色沉淀，现象明显，充分证明了生成物是乙醛。
方案3 该小组同学在实验中发现，方案2有明显的不足之处，有安全隐患，基于这一不足，他们查阅了某化学科技期刊，又到互联网上查找相关资料，通过缜密思考，设计了如图2的实验装置。通过实验，克服了方案2的不足，收到了良好的效果。
请阅读上述信息，并结合自己的所学知识，回答下列问题：
（1）根据实验方案1，填写下列空白：
①铜丝由“紫色→黑色→紫红”这一现象变化说明铜丝在反应中起了 作用。
②同学们闻到试管中具有刺激性气味的物质是 （填写名称），官能团是 （填写化学式）
（2）实验小组的同学们做银境反应时，看不到明显现象的主要原因是 。根据实验方案2，填写下列空白：
①检查该装置气密性的方法。
②方案2中的实验有何不足的是
③某同学在已洁净的试管中加入2 mL新制的银氨溶液，再加入3~4滴上述实验制得的乙醛溶液，将试管放在沸水中加热，发现无色透明溶液迅速变成黑色悬浊液，试分析溶液变为黑色悬浊液的原因 ，乙醛与银氨溶液溶液反应的化学方程式 。
解析 （1）①铜丝在空气中加热，与氧气反应生成黑色氧化铜，热的氧化铜将乙醇氧化生成乙醛，氧化铜被还原为紫红色的铜。由此可见，铜起到了催化剂的作用。②反应的生成物的乙醛具有刺激气味，其反应方程式为：2Cu+O2=2CuO CuO+CH3CH2OH→CH3CHO+Cu+H2O总反应式为2CH3CH2OH+O2→ 2CH3CHO+H2O。③热的铜丝伸入无水乙醇中，铜丝的温度降低，且铜丝与乙醇的接触面积小，生成乙醛的量少。
（2）①从整个实验装置来看，检查气密性首先要关闭分液漏斗活塞，将盛乙醇试管中的导管封在液面下。用酒精灯微热锥形瓶使温度升高，气压增大，气体从盛乙醇试管中的导管逸出产生气泡，停止加热后，溶液倒吸入导管一定的高度，维持一段时间无变化，证明气密性良好。②此装置有两处不足：一是乙醇蒸气到达硬质玻璃管后又有部分变成了液体，有可能引起炽热玻璃管骤冷而炸裂；二是乙醛液化后大部分滞留在硬质玻璃管中，且玻璃管右端的胶塞可能由于管内气压较大而冲出。③银镜反应的温度在50~60℃最佳，此温度下，反应速率适当，生成的银单质均匀稳定地吸附在试管内壁上，形成光亮的银镜。若温度过高，反应速率过快，则不能形成银镜，银单质聚集成较大的黑色颗粒。反应方程式为：CH3CHO+Ag(NH3)OH[50~60℃水浴]CH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
点评 本题旨在考查学生对乙醇催化氧化知识理解的程度，以及在实验设计过程中要体现科学性、安全性、可行性、简约性等，培养同学们在实验探究中不断发现问题，解决问题的能力。
【练习】
在加热和有催化剂（Cu或Ag）存在的条件下，工业上利用乙醇被空气氧化生成乙醛的原理，由乙醇制备乙醛。某化学课外活动小组的同学设计了如图所示的实验装置（其它支撑仪器和夹持仪器已略去）来完成用无水乙醇制取乙醛的实验，再用制得的乙醛溶液做银镜反应实验。请回答下列问题：
（1）分液漏斗[a]中盛放的是 ，A装置的作用为 。试管[b]中盛放的是 ，烧杯[c]中用沸水的目的是 。
（2）反应管[d]中铜网起的作用是 ，发生反应的化学方程式为 。
（3）D装置的作用是 。
（4）装置中的 部分装置可用来做银镜反应实验。
（5）配制银氨溶液的操作是将 溶液逐滴加入到 溶液中，直至观察到 为止。
（6）本实验所需的氧气还可以用其它方法得到。请利用图中的装置A，选择恰当的试剂来制取氧气。试剂可以是 （填一组即可），简述制氧气的操作步骤： 。
【参考答案】
（1）水 提供反应所需的氧气；（2）无水乙醇 将无水乙醇变为乙醇蒸汽；（3）①吸收反应生成的乙醛 ②防止试管中的水倒吸；（4）B；（5）2%的稀氨水 2%的硝酸银；产生的沉淀恰好溶解；（6）过氧化钠、水（或过氧化氢、二氧化锰） 将一定量的过氧化钠用药匙（或纸槽）加入烧瓶，把带分液漏斗和导管的胶塞安装好，打开分液漏斗的玻璃盖，旋转活塞使水逐滴加入烧瓶。
例1 某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
（1）实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学方程式 、 。在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇催化是 反应。
（2）甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是 ；乙的作用是 。
（3）反应进行一段时间后，试管[a]中能收集到不同的物质，它们是 。集气瓶中收集到的气体的主要成分是 。
（4）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，说明液体中还含有 （填名称）；要除去该物质，可现在混合液中加入 （填写字母）；然后，再通过 （填试验操作名称）即可除去。
a．氯化钠溶液 b．苯
c．碳酸氢钠溶液 d．四氯化碳
解析 （1）首先要清楚鼓入空气实际上是加入O2，这种通入气体的方式是间歇性的进入，起初空气进入的量比较少，乙醇蒸发占主导地位，氧化铜被还原。而后，当空气通入一段时间后，氧气过量，导致生成的铜部分被氧化。
（2）甲杯：加热，加速乙醇的挥发；乙杯：冷却，收集产物。
（3）反应进行一段时间后，由于一部分乙醇被氧化，试管[a]中收集到的产物为乙醛和水，以及没有反应完的乙醇。集气瓶中收集的主要是氮气，还有少量的氧气，由于氧气量少。
（4）由于C2H5OH→CH3CHO→CH3COOH是连续的氧化反应，并且CH3CHO→CH3COOH比C2H5OH→CH3CHO容易，所以产物中一定会有少量的乙酸。要除去乙酸，加入的物质应该既能与乙酸反应，又便于与乙醇和乙醛分离。在四个选项中只有碳酸氢钠溶液能与乙酸反应，再通过蒸馏方式把乙醇和乙醛分离出来。
点评 本题描述了乙醇催化氧化的实验情境，考查同学们对实验原理的理解和实验现象的判断，要求大家掌握实验的每一个操作步骤、实验现象。
2. 实验装置的探究
例2 某校课外活动小组的同学在完成课本乙醇氧化制乙醛的实验中，设计了如下三个实验方案：
方案1 试管中取适量（约10 mL）的无水乙醇，将擦亮的铜丝绕成螺旋状，在酒精灯上加热至发红，伸入乙醇中，重复约10次，历时约10 min。可观察到的现象是：①铜丝的颜色由紫红→黑→紫红；②能闻到一股刺激性气味；③取反应后的液体与银氨溶液反应，几乎得不到银镜反应的现象。
方案2 要使反应达到所需温度，只能把铜丝单独加热，再设法让乙醇与炽热的铜丝接触。而根据前一次实验的经验，乙醇必须变成蒸气，方可达到实验要求和实验目的。于是，同学们又设计了第二套实验装置，图1（省略了铁架台）。
通过实验，反应发生了，有无色有刺激性气味的液体，将该液体与银氨溶液反应，得到了光亮的银镜;又取该液体与新制的Cu(OH)2悬浊液混合共热，立刻得到了红色沉淀，现象明显，充分证明了生成物是乙醛。
方案3 该小组同学在实验中发现，方案2有明显的不足之处，有安全隐患，基于这一不足，他们查阅了某化学科技期刊，又到互联网上查找相关资料，通过缜密思考，设计了如图2的实验装置。通过实验，克服了方案2的不足，收到了良好的效果。
请阅读上述信息，并结合自己的所学知识，回答下列问题：
（1）根据实验方案1，填写下列空白：
①铜丝由“紫色→黑色→紫红”这一现象变化说明铜丝在反应中起了 作用。
②同学们闻到试管中具有刺激性气味的物质是 （填写名称），官能团是 （填写化学式）
（2）实验小组的同学们做银境反应时，看不到明显现象的主要原因是 。根据实验方案2，填写下列空白：
①检查该装置气密性的方法。
②方案2中的实验有何不足的是
③某同学在已洁净的试管中加入2 mL新制的银氨溶液，再加入3~4滴上述实验制得的乙醛溶液，将试管放在沸水中加热，发现无色透明溶液迅速变成黑色悬浊液，试分析溶液变为黑色悬浊液的原因 ，乙醛与银氨溶液溶液反应的化学方程式 。
解析 （1）①铜丝在空气中加热，与氧气反应生成黑色氧化铜，热的氧化铜将乙醇氧化生成乙醛，氧化铜被还原为紫红色的铜。由此可见，铜起到了催化剂的作用。②反应的生成物的乙醛具有刺激气味，其反应方程式为：2Cu+O2=2CuO CuO+CH3CH2OH→CH3CHO+Cu+H2O总反应式为2CH3CH2OH+O2→ 2CH3CHO+H2O。③热的铜丝伸入无水乙醇中，铜丝的温度降低，且铜丝与乙醇的接触面积小，生成乙醛的量少。
（2）①从整个实验装置来看，检查气密性首先要关闭分液漏斗活塞，将盛乙醇试管中的导管封在液面下。用酒精灯微热锥形瓶使温度升高，气压增大，气体从盛乙醇试管中的导管逸出产生气泡，停止加热后，溶液倒吸入导管一定的高度，维持一段时间无变化，证明气密性良好。②此装置有两处不足：一是乙醇蒸气到达硬质玻璃管后又有部分变成了液体，有可能引起炽热玻璃管骤冷而炸裂；二是乙醛液化后大部分滞留在硬质玻璃管中，且玻璃管右端的胶塞可能由于管内气压较大而冲出。③银镜反应的温度在50~60℃最佳，此温度下，反应速率适当，生成的银单质均匀稳定地吸附在试管内壁上，形成光亮的银镜。若温度过高，反应速率过快，则不能形成银镜，银单质聚集成较大的黑色颗粒。反应方程式为：CH3CHO+Ag(NH3)OH[50~60℃水浴]CH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O
点评 本题旨在考查学生对乙醇催化氧化知识理解的程度，以及在实验设计过程中要体现科学性、安全性、可行性、简约性等，培养同学们在实验探究中不断发现问题，解决问题的能力。
【练习】
在加热和有催化剂（Cu或Ag）存在的条件下，工业上利用乙醇被空气氧化生成乙醛的原理，由乙醇制备乙醛。某化学课外活动小组的同学设计了如图所示的实验装置（其它支撑仪器和夹持仪器已略去）来完成用无水乙醇制取乙醛的实验，再用制得的乙醛溶液做银镜反应实验。请回答下列问题：
（1）分液漏斗[a]中盛放的是 ，A装置的作用为 。试管[b]中盛放的是 ，烧杯[c]中用沸水的目的是 。
（2）反应管[d]中铜网起的作用是 ，发生反应的化学方程式为 。
（3）D装置的作用是 。
（4）装置中的 部分装置可用来做银镜反应实验。
（5）配制银氨溶液的操作是将 溶液逐滴加入到 溶液中，直至观察到 为止。
（6）本实验所需的氧气还可以用其它方法得到。请利用图中的装置A，选择恰当的试剂来制取氧气。试剂可以是 （填一组即可），简述制氧气的操作步骤： 。
【参考答案】
（1）水 提供反应所需的氧气；（2）无水乙醇 将无水乙醇变为乙醇蒸汽；（3）①吸收反应生成的乙醛 ②防止试管中的水倒吸；（4）B；（5）2%的稀氨水 2%的硝酸银；产生的沉淀恰好溶解；（6）过氧化钠、水（或过氧化氢、二氧化锰） 将一定量的过氧化钠用药匙（或纸槽）加入烧瓶，把带分液漏斗和导管的胶塞安装好，打开分液漏斗的玻璃盖，旋转活塞使水逐滴加入烧瓶。