乙醇催化氧化实验的巧妙改进

柏杨

摘要：本文在高中化学教材中原有实验的基础上，巧用球形干燥管与脱脂棉对乙醇的催化氧化实验进行改进，学生可以直观地从实验现象中推测出铜丝的作用和乙醛的生成，适合教师的演示实验和学生的分组实验。

关键词：高中化学   乙醇催化氧化实验   改进

高一化学学习的重要任务是帮助学生建构知识网络和实验思维模型，以期提高学生分析问题、解决问题的能力。乙醇是重要的有机物，在人们的生产和生活中有着广泛应用，学习乙醇的催化氧化，可以帮助学生了解化学反应中物质之间的变化。

一、问题的提出

乙醇催化氧化实验出自人教版普通高中课程标准实验教科书化学必修2教材74页“实验3—3乙醇催化氧化实验探究”，教材中的实验步骤是先在一支小试管中加入3～5毫升的无水乙醇，再取一根下端绕成螺旋状的铜丝，在酒精灯上灼烧至红热后插入乙醇，反复实验几次，注意观察现象，小心闻试管中液体产生的气味。该实验会生成有刺激性气味的乙醛，说明乙醇在这个反应中被氧化。教材中的实验方法简单，但是利用实验现象推导实验结论缺乏可信度，具体原因及分析如下：

1.用闻味道确定目标产物乙醛缺乏信度

在学习乙醇催化氧化反应前，学生从未接触过乙醛，根本不知乙醛为何物，更不知其气味，无法通过闻气味确定其是否是乙醛。于是，笔者让学生进行分组实验，学生得出的结论是，实验后闻到的气味与乙醇相近，其他刺激性气味并不明显。笔者认为，实验是在一个开放体系中完成的，生成乙醛的沸点（20.8℃）较低，易挥发，反应后生成的乙醛量并不多，再加上乙醛挥发后，会对实验造成干扰。乙醛具有一定毒性，不符合绿色化学实验理念，该实验装置虽然简单，但并不适合做学生分组实验。

2.未对反应另一产物水作检测

为了解决新的问题，笔者开始改进实验，在实验室中改进了现行的许多实验，再按实验步骤做完实验后，得到以下几点思考：

首先，现行对乙醇催化氧化的实验改进都是直接在试管内加热铜丝，笔者按照步骤进行实验后，发现酒精灯的加热温度不足以使试管内的铜丝变黑。在相对封闭的体系中，铜丝无法出现由“红-黑-红”的颜色变化现象，学生也无法从实验现象中推测出铜丝在乙醇的催化氧化实验中作为催化剂这个结论。

其次，在该实验中检验水的生成是不可行的。现行大多数高中化学实验室中使用的无水乙醇其实还含有极少量的水，所以在该实验中检验产物中的水是不可行的，就算检测出反应后的体系中含有水，也无法得出水是反应物中含有的，还是反应后生成的。

最后，多伦试剂（银氨溶液）和斐林试剂（新制氢氧化铜）对于醛基的检验灵敏度欠佳，反应现象不明显，且操作复杂。

二、实验改进

考虑到学生刚接触乙醇催化氧化反应原理及实验装置，若教师颠覆式地改进该实验，学生的接受程度低，达不到改进实验更好地服务教学的目的。因此，在教材原有实验的基础上，笔者巧用球形干燥管与脱脂棉，对该实验进行了如下改进：

1.实验仪器与药品

酒精灯、大试管、橡胶塞、球形干燥管、镊子、无水乙醇、铜丝（绕成螺旋状）、脱脂棉、希夫试剂。

2.实验装置图

如图1所示。

3.实验步骤

首先，分别将铜丝、滴有希夫试剂脱脂棉及干燥脱脂棉装入球形干燥管。

其次，在大試管中加入3～5毫升无水乙醇待用。

再次，将铜丝在酒精灯外焰上灼烧约半分钟。

最后，小心将灼热铜丝插入乙醇，观察铜丝颜色变化，以及干燥管下方脱脂棉颜色变化。

学生会发现，铜丝出现由“红-黑-红”的颜色变化，直观地说明在乙醇催化氧化实验中，铜丝作为催化剂，滴有希夫试剂脱脂棉由白色变为紫红色，说明在该反应中有乙醛生成。

4.实验改进亮点

该实验改进的巧妙之处在于，学生可以熟知球形干燥管与白色脱脂棉的运用，特别是对白色脱脂棉的巧用：

首先，脱脂棉可以固定铜丝。

其次，反应生成的乙醛（沸点20.8℃）可沿干燥管口与下方脱脂棉中滴有的希夫试剂反应，检验目标产物乙醛。

再次，上方干燥脱脂棉可以堵住干燥管上口，使其形成封闭体系，让生成的乙醛与下方脱脂棉中的希夫试剂充分反应，也阻止了乙醛从干燥管上方逸出，污染环境。

最后，上方干燥脱脂棉能与下方滴有希夫试剂脱脂棉形成颜色对照，让该装置设计更加严谨。

三、改进后的实验评价

首先，装置简单，学生熟悉度高，而且操作简便，现象明显，成功率高，学生接受度高。

其次，将教材中的开放体系实验改为一个相对封闭的体系，巧用球形干燥管及脱脂棉，实现了实验的绿色化和微型化，既适合教师课堂演示，又适合学生分组实验。

再次，本实验更改了产物的检验方法，将希夫试剂检验醛基的方法引入该实验，使目标产物检测更加简单与直观，还能帮助学生理解有机化学反应的断键规律。

最后，该实验的改进是笔者一步步引导学生完成的，这在学生理解该反应断键原理的基础上，还可以培养学生勤于从生活中发现知识的能力，从而提高学生的科学素养。

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（作者单位：云南省建水第一中学）