新制CuO与醛基反应的机理探究

雷素娟（重庆市北碚区西南大学附属中学校，重庆 400700）

新制CuO与醛基反应的机理探究

雷素娟（重庆市北碚区西南大学附属中学校，重庆 400700）

人教版高中化学教材有机化学部分讲到醛类的性质，其中，醛类的催化氧化性是醛类一个比较重要的性质，通常用来鉴定醛基的存在，所用到试剂为银氨溶液和新制的Cu(OH)2，这是因为醛在碱性环境中被弱氧化剂银氨溶液、新制的Cu(OH)2氧化生成羧酸盐，而氧化剂分别被还原成单质银和+1价铜的氧化物。选修5实验3-6中写道：“在试管里加入10%的NaOH溶液2 mL，滴入2%的CuSO4溶液4～6滴Cu(OH)2，……”，分析数据不难发现相对于CuSO4溶液，NaOH溶液是过量的，Cu(OH)2是两性氧化物（既可以溶于酸，也可以溶于过量的浓碱），对于该反应为什么在碱性条件下进行已有很多学者对其进行了探讨。

杨淑梅[1]认为乙醛在碱性条件下失去一个H+生成碳负离子，生成的碳负离子可与Cu2+络合，进而产生H-，H-的强还原性可将Cu(OH)2还原为Cu2O。陈廷俊[2]在前者研究的基础上，认为在碱性环境中，乙醛能产生碳负离子，与[Cu(OH)4]2-电离产生的Cu2+生成络合物，进而产生产生H-还原Cu(OH)2还原为Cu2O。段昌平[3]提出醛基在碱性条件下的还原性比在酸性条件下强得多，这是因为

即从电极电势的角度分析了碱性条件对醛基还原性的影响。综上所述，醛基在碱性条件下能将新制Cu(OH)2还原为Cu2O[4-5]，其机理得到了很好的解释，然而，并未发现有学者对新制CuO与醛基之间的氧化还原反应进行系统研究。

本文通过研究了新制CuO与醛基之间反应过程产生的现象，通过对比其产生沉淀的颜色和最终产物气味等因素来确定新制CuO与醛基之间反应的主产物和副产物，并在现有理论基础上探讨了该反应主反应和副反应进行的反应机理，很好的解释了新制CuO与醛基反应生成砖红色沉淀的原理。

实验部分

1 仪器与试剂

试剂：铜丝，乙醛

仪器：试管，砂纸，酒精灯，胶头滴管，试管夹，铁夹，表面皿等

2 实验过程

2.1 新制CuO的制备

取直径为1 mm左右的铜丝20 cm，用砂纸打磨铜丝表面至光滑有金属光泽，将铜丝绕成螺旋状，至于酒精灯外焰上灼烧，直到铜丝表面完全变成黑色时，停止加热。

2.2 新制CuO和醛基的反应

用量筒量取10 mL乙醛加入试管中，将2.1中制得的灼热氧化铜迅速插入装有10 mL乙醛的试管，待铜丝冷却至室温后取出，观察实验现象并记录。

结果与讨论

通过对新制CuO和醛基的反应的实验现象进行观察，并与新制Cu(OH)2和醛基反应的实验现象作对比发现：铜丝表面黑色的氧化铜逐渐消失，铜丝表面出现红色的固体，取出铜丝后，向试管中滴入几滴紫色石蕊试液，试管中溶液变红，反应过程中可以闻到有刺激性的气味。

实验过程中现象如下图1所示：

图1 新制CuO和醛基的反应的实验现象

通过对比反应中的实验现象不难发现，新制CuO和醛基的反应后CuO被醛基还原生成了Cu2O，而乙醛中的醛基本身被氧化为羧基，因而，新制CuO和乙醛反应的主反应方程式为：

CH3CHO+2CuO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+H2O

即在浓碱性条件下，新制的氧化铜会被还原为砖红色Cu2O固体，那么，该反应为什么需要在碱性条件下进行呢？这个反应能发生，其机理是如何进行的呢？本文对该反应的机理进行了探索，内容如图2所示：

图2 新制CuO与乙醛反应的机理图

分析图2可以看出：当乙醛中的醛基与新制CuO在浓碱条件下反应时，由于好浓度OH-存在会使得CuO分子中的C=O双键打开变为单键，两两结合为带有一个单位正电荷的O-Cu-OCu+离子，来进攻乙醛中醛基上的碳原子，导致乙醛中醛基上的C=O双键打开，与O-Cu-O-Cu+离子与之配位的氧原子相互作用形成羧基，而O-Cu-O-Cu+离子中剩余的原子结合为Cu2O，即产生砖红色的固体，而羧基在碱性条件下会形成相应的羧酸盐和水。经过分析可以看出，在浓碱条件下，醛基会被新制CuO氧化为羧基，而自身被还原为砖红色的Cu2O，其反应机理得到了合理的解释。

3 结语

本文通过实验探究发现：醛基在浓碱的环境中能够被弱氧化剂银氨溶液、新制的Cu(OH)2氧化生成羧酸盐,而氧化剂分别被还原成单质银和+1价铜的氧化物，而同样在浓碱条件下也能被新制的CuO氧化为羧基，而自身被还原为砖红色的Cu2O固体，主要是因为高浓度的OH-存在会使得醛基上的碳原子被活化，与氧化铜形成的O-Cu-O-Cu+离子形成配位键，从而自身的C=O被打开，与O-Cu-O-Cu+离子中的氧原子形成羧基，O-Cu-O-Cu+离子剩余原子结合为砖红色的Cu2O固体，文中从反应机理出发，证明了该反应进行的必然性，为后续关于醛基性质的探索提供了理论依据，具有较为广泛的应用价值。

[1]杨淑梅.对乙醛还原氢氧化铜实验的探讨.化学工程与装备，2007，7，33-34.

[2]陈廷俊.对乙醛还原氢氧化铜实验现象的探讨.化学教育，2013，3，68-69.

[3]段昌平.细说氢氧化铜与新制氢氧化铜.化学教育，

2013，12，76-77.

[4]朱和清.醛与新制Cu(OH)2反应的实验探讨.邵阳学院学报，2002，2(1)，125-126.

[5]王志平.新制Cu(OH)2与醛基反应本质的认识.化学教学，1997，5，44-45.

Explore the mechanism of aldehyde with CuO reaction system

LEI Su-juan(High school Affiliated to Southwest University，Chongqing，400700)

本着完善醛基作为还原剂被弱氧化剂氧化的目的，本文研究了新制的CuO与乙醛反应过程的现象，通过与醛基和新制Cu(OH)2的反应作对比，确定了醛基在碱性条件下被新制的CuO氧化所得产物为羧基，并探讨了该反应进行的反应机理，很好的对该氧化还原反应进行了解释。

新制CuO;醛基氧化;羧基

With the purpose of improving the weak antioxi⁃dant oxidation reduction,this paper studies the new system of the phenomenon of newly-prepared CuO and acetaldehyde reaction process,with the aldehyde group and a new system of Cu(OH)2re⁃action,and determines the aldehyde group under alkaline condi⁃tions was newly-prepared CuO oxidation of the products of the new system of carboxyl,and discusses the reaction mechanism of the reaction,a good explanation for the REDOX reaction.

newly-prepared CuO;aldehyde group reaction; carboxyl

雷素娟（1989-），女，汉族，陕西咸阳人，重庆市北碚区西南大学附属中学校化学教师，中学二级教师