Question

甲醛（HCHO）与葡萄糖相似具有强还原性，40%甲醛溶液沸点为96℃，易挥发。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)₂反应的产物，进行如下研究。

(1)在下图装置中进行实验，向a中加入0.5 mol·L^-1CuSO₄溶液50mL和5 mol·L^-1NaOH溶液100mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液50mL，缓慢加热a，在65℃时回流20分钟后冷却至室温。反应过程中观察到有棕色固体生成，最后变成红色，并有气体产生。

①仪器b的名称是___________，作用为__________。

②能说明甲醛具有还原性的实验现象是___________。

(2)查阅资料发现气体产物是副反应产生的。为确认气体产物中含H₂不含CO，将装置A和如下图所示的装置连接后进行实验。

依次连接的合理顺序为A→B→___→___→___→___G，装置B的作用是_________。

(3)已知： 。设计实验证明a中甲醛的碳元素未被氧化成+4价。_________________。

(4)为研究红色固体产物的组成，进行如下实验（以下每步均充分反应）；

已知：Cu₂O [Cu(NH₃)₄]⁺（无色） [Cu(NH₃)₄]²⁺]（蓝色）。

①摇动锥形瓶ⅰ的目的是_____________。

②锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为______________。

③将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为_____________。

Answer

球形冷静管 冷凝回流 A中出现红色物质（或A中出现棕色物质） E F D C 吸收甲醛蒸气，防止其干扰后续检验 取少量a中反应后的清液，滴入过量的浓盐酸，未见气泡产生，说明甲醛的碳元素未被氧化成+4价（其他答案参照评分） 有利于溶液与空气中的氧气接触 2Cu+8NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O n(Cu2O)：n(Cu)=1:200

【解析】(1)①仪器b的名称是球形冷凝管，其作用为冷凝和回流。

②甲醛和新制Cu(OH)2混合加热，甲醛被氧化为甲酸，而Cu(OH)2被还原为Cu2O，则A中会有红色固体生成；

(2)检验混合气体中含H2不含CO，需要先将气体干燥，通入灼热的氧化铜，将两者转化为H2O和CO2，再依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水检验，注意必须先检验水，另外甲醛有挥发性，混杂在气体产物中，因其有还原性，会和氧化铜反应生成水和二氧化碳，影响产物的检验，需要先除去，所以顺序是A→B→E→F→D→C→G；其中装置B的作用是 吸收甲醛蒸气，防止其干扰后续检验；

(3)由所给信息可知，甲醛中C为0价，甲酸中碳为+2价，碳酸中碳为+4价，要证明没有+4价，即证明没有碳酸生成，在碱性条件下就是检验碳酸根离子的存在，具体操作方法是：取少量a中反应后的清液，滴入过量的浓盐酸，未见气泡产生，说明甲醛的碳元素未被氧化成+4价；

(4)①由题干信息可知，无色的[Cu(NH3)4]+在空气中会被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2+]，摇动锥形瓶ⅰ的目的就是有利于溶液中[Cu(NH3)4]+与空气中的氧气接触；

②由颜色红色固体可知产物应该为单质铜，铜与浓氨水、氧气反应，离子方程式为2Cu+8NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O；

③将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近，说明稀释前，容量瓶ⅱ中溶液浓度为ⅰ中的100倍，即物质的量ⅱ中为ⅰ中100倍，由原子守恒得，n(Cu2O):n(Cu)=1:200。