乙醇催化氧化实验的改进

蔡　晶　陈磊磊

摘要: 在现行版实验的基础上，对其他关于乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛实验进行分析归类, 并且提出和设计了新的乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验的简易装置。

关键词: 实验装置; 改进

文章编号：1005－6629(2009)05－0010－03中图分类号：G633.8文献标识码：C

1问题的产生

乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验，是学习乙醇重要性质的传统实验。苏教版高中化学教材安排的实验操作是：在试管里加3～5 mL乙醇，浸入50℃左右的热水中。将铜丝烧热，迅速插入乙醇中，反复多次。观察并感受铜丝的颜色和乙醇的气味变化。上述实验简易，操作起来比较方便。

在用这个装置进行教学的过程中，其不足之处主要表现为：（1）实验的可观察性不强；（2）采用闻的方法不可靠；（3）实验只能证明铜丝的颜色变化，不能充分证明其产物有乙醛。

2 文献里关于改进后的实验装置

查阅其他关于乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验，下列装置从不同的方面改进了原有的实验设计，提高了实验的成功率并给其他实验的改进提供了一些新思路和有益的借鉴。

从氧气与铜丝反应时，氧气的来源的角度看主要可分为如下几类：

(1)第一种是利用管内空气，如最左端用胶头封闭，该实验时间比较短，从加热到结束只需1分钟，但不能让学生看到铜丝颜色由红-黑-红的动态变化过程[1]。（图1）

(2)第二种是最右端接气唧，这个实验比较容易控制，鼓进去的是空气，铜氧化成氧化铜时需要2～3分钟[2]。（图2）

(3)第三种就是左端用MnO₂中滴加10 %～15 %的H₂O₂水溶液，长颈漏斗可以控制氧气的产生量，从而控制实验的反应过程。产生的氧气使铜氧化成氧化铜的时间变短[3]。（图3）

从乙醇的来源看，主要分为几类：

(1)第一种是无水乙醇通过水浴进入导管与铜丝发生反应，此时乙醇蒸汽量比较大，反应效果好，但加热时间较长，反应不容易控制 [4]。（如图4）

(2)第二种是直接试管加热无水乙醇使蒸汽进入导管与铜丝发生反应，和图4一样乙醇的蒸汽的量比较大， 反应效果好， 但也存在和图4同样的缺点[5]。（如图5）

(3)第三种是用脱脂棉蘸取无水乙醇放于导管中，该操作设计简易方便，但乙醇蒸汽的量比较小。（如图1）

3笔者改进后的简易实验装置

鉴于以上原因，笔者根据中学化学实验的安全性原则、目的性原则、简易性原则、直观性原则、可靠性原则、科学性原则，对实验进行了改进。

3.1实验用品

无水乙醇、细铜丝、白色CuSO₄粉末、20 %NaOH溶液、5 % CuSO₄溶液；试管、硬质玻璃管、酒精灯、滴管、铁架台、气唧等。

3.2实验装置图

3.3实验步骤

(1)配制新制氢氧化铜溶液，用滴管滴2～3滴5 % CuSO₄溶液于10 mL 20 % NaOH溶液中。

(2)装置如图6所示：把细铜丝团放于中间，用酒精灯预热铜丝4～5分钟，发现铜丝由红色变黑色。用镊子夹一小团棉花蘸取2～3 mL无水酒精，放于硬质玻璃管的最左端，装上气唧，硬质玻璃管的右端放入少量白色CuSO₄粉末，塞好橡皮塞，把另一端橡皮塞中的导管伸入盛有新制氢氧化铜溶液的试管中。

(3)把酒精灯一直放在铜丝部位加热，片刻后，铜丝由黑色变成亮红色，此时鼓动一两次气唧，铜丝又马上变黑色；停止鼓动，片刻后，铜丝又会变成亮红色，如此反复，铜丝颜色由红-黑-红一直在变化，白色CuSO₄粉末也逐渐变蓝色，说明有水生产，也可以看到右边的新制氢氧化铜溶液的试管中在鼓动气唧时有气泡产生。

因为在鼓动气唧时，有大量的空气进入硬质玻璃管中，乙醇蒸汽只占少部分，所以铜丝与空气中的氧气反应，产生氧化铜变黑色；当不鼓动气唧时，硬质玻璃管中主要是乙醇蒸汽，当受热的硬质玻璃管中，乙醇积聚到一定量时就会使氧化铜还原成铜而得到乙醛和水，白色CuSO₄粉末吸收了水而变为蓝色，乙醛蒸汽进入试管中。

(4)取下新制氢氧化铜溶液的试管，这时试管中已经含有乙醛。用试管夹在酒精灯上加热，可以看到溶液逐渐产生砖红色沉淀，现象明显。可以证明产生了乙醛。

3.4实验优点

(1)实验装置简单容易操作，能够简单明了地突出实验主题，便于教师教和学生学，使学生形成较深刻的印象。

(2)实验现象明显直观，符合学生演示实验的要求，体现了实验的原理和本质。

3.5注意事项

(1)选用0.3～0.5 mm的细铜丝, 尽量多一些，使得催化剂的量比较大，产生的乙醛比较多。

(2)试管的气密性要好，如果橡皮塞没塞好，外面的空气容易进入反应系统，影响催化反应的效率。

(3)氢氧化铜的量要少，因为产生的乙醛蒸汽毕竟量不多，如果氢氧化铜的量多的话，使之产生砖红色沉淀很不明显。

(4)用无水酒精的效果最好，易挥发。

参考文献：

[1]黎茂坚.实验室乙醇氧化成乙醛的微型实验[J].化学教育,2003(1):4.

[2]王恩德.乙醇氧化生成乙醛的实验设计[J].化学教学,2001(12):6～7.

[3]黄秋铃. 乙醇氧化成乙醛实验装置的探究[J]. 化学教育,2006(1):57～58.

[4]韩学忠. 教学仪器与实验[J]. 教学仪器与实验,2005(6):24.

[5]何家忠. 乙醇氧化制乙醛的实验改进[J]. 安庆师范学院学报,1998(3):113～114.