乙醇的氧化探究性微实验设计

2018-05-14丁伟华

读天下 2018年20期

关键词：乙醇实验

摘要：通过改进实验装置，让实验操作更为简便安全，学生参与度高。充分调动学生的学习积极性。

关键词：乙醇；酸性重铬酸钾溶液；实验；氧化还原

实验目的：

学会中学化学实验中探究性实验设计的一般过程与方法

实验要求：

1. 自行发现实验探究问题；

2. 自行设计探究性实验方案；

3. 实验实施与实验问题发现及记录；

实验设计方案：

一、探究问题的提出

化学是一门以实验为基础的学科。课堂教学中，演示实验是课堂教学的重要组成部分。它不仅直观、容易理解，说服力强，而且可以调动学生积极思维，激发学生的学习兴趣。现行普通高中高中课程标准实验教科书（化学必修2，第78页）在讲述乙醇性质时，提到了酒后驾驶检测仪。这部分内容没有演示实验，不仅教师讲授觉得空洞，学生也很难理解。

司机酒后驾驶汽车容易肇事，不仅给国家、集体或个人的财产带来损失，而且还会给他人和自己的家庭造成不幸交通警察为了避免这种严重地行车违章现象，通常使用司机酒后开车检测仪对过路司机进行检查。根据中华人民共和国车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阀值与检验标准如下：

现行普通高中课程标准实验教科书，化学“有机化学基础”（选修5），第52页实验3-2，介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶液的氧化，说明乙醇具有一定的还原性。这是新教材增加的演示实验。在教材里，介绍了乙醇在重铬酸钾的酸性溶液中会变成蓝绿色。同时，最开始用于检查汽车酒后驾驶也是利用了这个反应的原理。因此想通过实验探究酸性重铬酸钾氧化乙醇的微实验装置，达到节约资源，提高学生学习兴趣。

二、问题解决设想

首先既然是微实验，就应该从以下两方面体现：

（一）实验药品的微量

在實验当中所耗费的药品至少比常规做法少一半或者更少。

（二）实验仪器的微型

使用的设备微小便于携带，实验效果易于观察。

其次同时化学实验的环保理念得有所体现。

三、相关资料查阅综述

在硫酸介质中，乙醇可被重铬酸钾氧化，生成蓝绿色的二价铬。乙醇被氧化的两个过程用化学方程式表示如下：

4C2H5OH+K2Cr207+3H2SO44CH3CHO+K2SO4+2CrSO4+7H2O

4CH3CHO+K2Cr207+3H2SO44CH3COOH+K2SO4+2CrSO4+3H2O

该反应比较灵敏，可用以鉴别司机是否酒后驾车。一般的酒精检测器里面填充的是经过硫酸处理的重铬酸钾硅胶。

乙醇可定量被重铬酸钾酸性溶液氧化，在此氧化过程中，氧化前后溶液的颜色将由六价铬橙红色被还原为三价铬后而显绿色或（青色）。因此，在配制10%的重铬酸钾溶液的过程中，发现室温时溶液已饱和，如溶于热水中，当温度降低的时候，又有重铬酸钾晶体析出，这说明过浓的重铬酸钾溶液不适合此实验。在配制重铬酸钾酸性溶液时可先加热使之完全溶解后，再加相应浓度的硫酸。

基于以上的文献，我想到了制作一个模拟查酒驾的装置，同时提高了学生的兴趣，又达到了教学目的。

四、制作原理

交通法规定严禁酒后驾车。课本上介绍了一种简便的检测是否喝酒的方法，是让驾车人呼出的气体接触含有经硫酸酸化处理的强氧化剂（CrO3）的硅胶，如果呼出的气体含乙醇蒸气，乙醇会被氧化成乙醛（CH3CHO），同时橙红色CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2（SO4）3]。教材对该实验介绍过于笼统，不易成功。经改进，可用重铬酸钾代替三氧化铬做这个实验。

经过实验探究，这样操作较好：将70%的硫酸溶液和2%的重铬酸钾溶液按1：2的体积比混合得到“强酸性的重铬酸钾溶液”，取这种溶液2ml装入装置B中，取乙醇棉球放入装置A中，对准装置A的进气口轻轻吹气，就能观察B装置中的酸性的重铬酸钾溶液自上而下逐渐出现蓝绿色的Cr2+的全过程，演示效果好。该反应比较灵敏，可用以鉴别司机是否酒后驾车。同时可以让学生表演交警查酒驾的情景剧。提高学生的学习兴趣。

五、实验设计方案

（一）实验药品与仪器

药品：乙醇溶液酸性重铬酸钾

仪器：雾化器导管（一套）实验室试纸盒若干家用药品两个医用酒精一瓶脱脂棉若干滴管两个镊子一个

（二）实验步骤

（1）将酒精棉球用镊子放入装置A（见下图）中。

（2）用滴管将酸性重铬酸钾滴加入装置B中。

（3）向装置A中吹气，将装置中的酒精蒸汽吹入装置B中。

（4）连续取2～3个装置B分别重复上面的动作，控制每次吹入装置B中的酒精量有一定的差异。然后将几次实验现象放在一起对比观察。

六、实验感悟

1. 实验仪器、药品用量少，操作简单，实验时间短，现象清晰有趣，灵敏度高，富有启发性。

2. 充分利用试纸包装盒、家用药瓶等废弃材料，变废为宝，取材容易，成本低廉，制作简单，携带方便。该装置可反复使用，只需要更换酸性重铬酸钾溶液，特别适合几个平行班做演示实验用，也便于开展互动，效果很好。