新制氢氧化铜与乙醛反应的实证

伍强　方瑞光　余文豹

摘要： 在新制氢氧化铜与乙醛反应的实验基础上，设计了乙醛在氢氧化钠作用下发生羟醛缩合等反应的空白对照实验，确认新制氢氧化铜与乙醛反应生成的砖红色沉淀物是还原产物和红褐色黏稠状聚合物的混合物。对砖红色沉淀物进行提纯和检验，确认还原产物是氧化亚铜。指出新制氢氧化铜与乙醛反应的实证是较好的研究性学习素材。

关键词： 新制氢氧化铜; 乙醛; 氧化亚铜; 实验探究

文章编号： 10056629（2019）10006203中图分类号： G633.8文献标识码： B

新制Cu（OH）2与乙醛反应产生橙黄色浑浊现象，乙醛在NaOH作用下发生羟醛缩合等反应也会产生橙黄色浑浊现象。因此，有教师质疑新制Cu（OH）2与乙醛的反应，并设计了检验还原产物Cu2O的实验，在新制Cu（OH）2与乙醛反应后的溶液中，直接滴加浓盐酸，能观察到橙黄色沉淀物，认为橙黄色沉淀物就是单质Cu，单质Cu是Cu2O在盐酸作用下发生歧化反应生成的。这样的检验方案和现象解析合理吗？此外，新制Cu（OH）2与乙醛反应有没有可能生成单质Cu呢？为此，我们对新制Cu（OH）2与乙醛反应的实验现象及还原产物的检验作深入探讨。

1 探讨检验醛基的特征现象

设计乙醛在NaOH作用下反应、乙醛与新制Cu（OH）2反应的对比实验，探讨新制Cu（OH）2与醛基反应的特征现象。

[实验1]在试管里加入2mL 10%的NaOH溶液，再加入0.5mL 40%乙醛溶液，加热。加热至沸腾过程中，反应液由无色澄清变为黄色浑浊，再变为橙黄色渾浊。静置片刻，液面出现少量红褐色油状物质，冷却后油状物质转化为黏稠状物质。

在稀碱作用下乙醛发生羟醛缩合反应生成3羟基丁醛[CH3CH（OH）CH2CHO]，3羟基丁醛受热发生分子内脱水反应生成2丁烯醛[CH3CHCHCHO][1]。在浓碱作用下2丁烯醛与乙醛或自身发生羟醛缩合反应，生成物再发生分子内脱水反应，生成多烯醛聚合物[CH3（CH—CH）nCHO]，多烯醛聚合物为橙黄色甚至红褐色[2]。因此含有α氢的乙醛若遇浓碱，经加热，则生成半固体的树脂状物质[3]。

[实验2]在试管里加入2mL 10%的NaOH溶液，滴入4～6滴2%的CuSO4溶液，得到新制的Cu（OH）2，振荡后加入0.5mL 40%乙醛溶液，加热[4]。加热至沸腾过程中，反应液由蓝色微浊变为黄绿色浑浊，再变为橙黄色浑浊。试管底部析出少量砖红色沉淀物。

实验1和实验2最终均生成橙黄色浊液。冷却后，实验1液面上有少量红褐色黏稠状聚合物;实验2液面上未见红褐色黏稠状聚合物，试管底部析出少量砖红色沉淀物。比较实验1与实验2的现象可知，实验2砖红色沉淀物是还原产物和红褐色黏稠状聚合物的混合物，由于混合物密度较大，沉于试管底部。

[实验3]向实验2反应后的反应液中滴加浓盐酸。反应液中析出橙黄色沉淀物，试管内壁粘附红褐色聚合物。

由于盐酸等电解质作用，反应液产生聚沉现象，析出橙黄色沉淀物，沉淀物不是单质Cu而是多烯醛聚合物。未呈现与盐酸反应产生的明显的实验现象。

2 还原产物的制取和提纯

检验乙醛的实验，人教版化学教材中是用4～6滴2%的CuSO4溶液，但生成还原产物的量太少，且还原产物和红褐色黏稠状聚合物混合在一起，现象不够明显。设想增加反应物的用量，制取较多的还原产物，再用乙醇溶解除去有机聚合物，才适合常量法检验。

[实验4]在试管里加入20mL 10%的NaOH溶液，滴入6mL 2%的CuSO4溶液，得到新制Cu（OH）2，振荡后加入5mL 40%乙醛溶液，酒精灯加热至沸。静置沉降，倒掉橙黄色浊液，用蒸馏水清洗砖红色沉淀物，再加乙醇振荡溶解，然后转移至离心试管中离心分离。再分别用乙醇和水洗涤，得到红色粉末状样品。

用实验4的方法制得多份红色粉末状样品，用于氨水法、硫酸法和盐酸法检验。

3 还原产物的检验

3.1 氨水法检验

[实验5]取1份粉末状样品于试管中，加6mL浓氨水，振荡一段时间，样品溶解，溶液呈深蓝色。

Cu2O溶于氨水，生成无色的[Cu（NH3）2]+： Cu2O+4NH3·H2O2[Cu（NH3）2]++2OH-+3H2O。 [Cu（NH3）2]+在空气中不稳定，立即被氧化为蓝色的[Cu（NH3）4]2+： 4[Cu（NH3）2]++8NH3·H2O+O24[Cu（NH3）4]2++4OH-+6H2O[5]。 在无O2情况下Cu2O较难溶于氨水，在O2作用下Cu2O较易溶于氨水。 在O2作用下单质Cu也较易溶于氨水： 2Cu+O2+8NH3·H2O2[Cu（NH3）4]2++4OH-+6H2O[6]。 检验时振荡反应液，空气中O2起了作用，样品溶于氨水，溶液呈现深蓝色，说明样品中可能含有Cu2O或单质Cu或两者均有，但不能确定是含有Cu2O还是单质Cu。

3.2 硫酸法检验

[实验6]取1份粉末状样品于试管中，加6mL 6mol·L-1硫酸，红色粉末样品立即转化为黑色粉末，静置一段时间，黑色粉末沉降，溶液呈现浅蓝色。

Cu2O溶于稀硫酸生成Cu2SO4： Cu2O+H2SO4（稀）Cu2SO4+H2O。 Cu2SO4立即发生歧化反应： Cu2SO4CuSO4+Cu，溶液变蓝色[7]。检验时生成黑色粉末，溶液呈现浅蓝色，说明样品中含有Cu2O，但不能确定是否含有单质Cu。

3.3 盐酸法检验

[实验7]取1份粉末状样品于试管中，滴加浓盐酸并轻微搅拌，先生成白色沉淀，然后沉淀溶解，溶液呈现黄色。再加水又析出白色沉淀物。

Cu2O与稀盐酸反应生成白色的CuCl沉淀： Cu2O+2HCl2CuCl+H2O。 CuCl溶于浓盐酸生成无色配离子[CuCl2]-： CuCl+HClH[CuCl2][8]。 由于CuCl微溶于水和CuCl溶于盐酸生成络合物，若滴加适量的浓盐酸与Cu2O充分反应生成H [CuCl2]，再加水会析出白色的CuCl沉淀;若滴加的浓盐酸与Cu2O充分反应生成H [CuCl2]，且有大量盐酸剩余，再加水最终不会析出白色的CuCl沉淀。检验时滴加盐酸能使样品完全溶解，再加水又能析出白色沉淀，则样品中含有Cu2O，不含单质Cu。{说明： Cu2O溶于浓盐酸，溶液呈现黄色，其主要原因是空气中的O2氧化H [CuCl2]，生成了少量黄色的H2[CuCl4]。}

4 结束语

新制Cu（OH）2與乙醛反应，产生橙黄色浑浊现象，此现象是乙醛在OH-作用下发生羟醛缩合等反应产生的，不是Cu（OH）2与乙醛反应产生的。生成的砖红色沉淀物是还原产物Cu2O和红褐色黏稠状聚合物的混合物，用乙醇溶解除去有机聚合物，得到红色粉末状Cu2O，可作为判断乙醛中含有醛基的依据。

石效勇等认为橙黄色浊液是黄色聚合物与Cu2O混合的结果[9]，孙文利对橙黄色浊液进行检验，未检测到Cu2O，认为新制Cu（OH）2与乙醛反应没有生成Cu2O[10]，事实上Cu2O存在于砖红色沉淀物中。

制取较多、较纯的红色粉末状样品，再用常量法来检验。3种常量法检验结果如下： 氨水法检验，样品中含有Cu2O或单质Cu或两者均有，不能确定含有Cu2O还是单质Cu;硫酸法检验，样品中含有Cu2O，也不能确定是否含有单质Cu;盐酸法检验，样品中含有Cu2O，不含单质Cu。由此可见，盐酸法检验是较好的检验方案。

综上所述，辨识检验醛基的特征现象，实施还原产物的提纯和检验，必须具备一定的基础知识、实验技能和高级思维能力。因此新制氢氧化铜与乙醛反应的实证是较好的研究性学习素材。

参考文献：

[1][3]吉林师范大学， 华南师范学院， 上海师范学院， 江苏师范学院， 广西师范学院合编. 有机化学（第1版，上册）[M]. 北京： 高等教育出版社， 1980： 290， 291.

[2]陆燕海. 不同种类氧化铜氧化乙醛的实验研究[J]. 化学教学， 2010， （5）： 11.

[4]宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书·有机化学基础（第2版）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007： 57.

[5][7][8]北京师范大学等. 无机化学（第4版， 下册）[M]. 北京： 高等教育出版社， 2003： 704， 705.

[6]伍强， 蔡益. 甲醛与新制氢氧化铜反应实验的研究[J]. 化学教学， 2015， （6）： 78.

[9]石效勇， 冯启能， 封享华. 乙醛与新制氢氧化铜反应的颜色变化探究[J]. 中学化学教学参考， 2017， （9）： 46.

[10]孙文利. 对乙醛与新制氢氧化铜反应的异常实验现象探究[J]. 中学化学教学参考， 2019， （2）： 76.