避免希夫试剂检验乙醛时出现假阳性的实验改进

摘 要： 对近几年乙醇催化氧化改进实验中普遍使用希夫试剂检验乙醛的严谨性提出质疑，并从希夫试剂变色机理入手，设计简单实验在没有乙醇的情况下，空气通过灼热的海绵铜也能使希夫试剂呈现红色，指出用希夫试剂在检验乙醇催化氧化产物时有可能出现假阳性结果。为此设计了能避免希夫试剂呈现假阳性结果的乙醇催化氧化反应产物检验的实验改进装置。

关键词： 乙醇催化氧化； 希夫试剂； 实验改进； 假阳性

文章编号： 1005-6629（2024）11-0068-03

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 提出问题

通过对近五年文献中有关乙醇催化氧化改进实验的分析，发现大部分改进对生成乙醛的检验均不使用嗅闻鉴别

法，而是通过希夫试剂检测。其理由大致可分为两类：一是实验中产生的乙醛量较少，而乙醇也有气味，在热铜丝的作用下，乙醇挥发量较大，会干扰乙醛的气味；二是希夫试剂对乙醛较灵敏，只要有少量的乙醛出现，希夫试剂立即由无色变为浅红色（希夫试剂遇乙醛出现紫红色，但因为浓度的原因，会呈现浅红色）。而众多实验设计者都忽略了一个问题，大多数改进实验中希夫试剂检测乙醛时均处于较高温度下，可能会造成检验结果的假阳性问题，即希夫试剂变为红色，不是因为检测到了乙醛，而是因为希夫试剂被加热导致其分解生成了碱性品红。因此检验中希夫试剂出现红色说明检测到了乙醛，是难以令人信服的。

2 相关文献简评

王强对铜管加热使其充分氧化，在倒扣的易拉罐底部点燃乙醇，使铜管在焰心与外焰之间不断切换，并使用蘸有希夫试剂的滤纸放在铜管的另一端检测乙醛［1］。方法很新颖，但铜管导热性非常好，所以不能排除是因为

希夫试剂受热分解产生红色，干扰实验。

胡秀美使用Y形管，一端存放乙醇、另一端加有希夫试剂，将铜丝加热后插入无水乙醇。铜丝的热量使生成的乙醛挥发到另一端，乙醛与希夫试剂反应呈现红色［2］。此实验也避免不了可能是高温蒸气使希夫试剂分解出现红色。

庞丽霞设计的实验，将乙醇与希夫试剂一同滴在棉签上，使用棉签擦拭加热至高温的被氧化的铜片，通过棉签头接触部分是否变红来判断是否生成乙醛［3］。由于高温铜片与棉签接触传热明显，此方法希夫试剂分解可能性很大。

王国洪在注射器上插入一滴管（玻璃部分），滴管内加入海绵铜，在注射器内吸2mL希夫试剂，加热海绵铜，使其变黑后从酒精灯灯芯处吸取高温乙醇蒸气，与被氧化的海绵铜反应生成乙醛［4］。高温乙醇蒸气经过热海绵铜后被吸入到注射器中，希夫试剂受热分解随吸入的气体量增加以及加热时间的影响，可能性会逐渐增大。

以上改进实验中均存在希夫试剂呈假阳性的可能性，因此实验结论的严谨性就会存在问题。

3 希夫试剂受热出现红色的原因及实验验证

希夫试剂又称品红亚硫酸试剂，制备好的希夫试剂需在4℃环境下避光保存。其无色是因为亚硫酸与碱性品红生成不稳定的无色物质，无色物质对光及热敏感，易分解产生二氧化硫使无色物质恢复为有色的红色碱性品红，其变色机理如图1所示［5］。

3.1 直接加热滴有希夫试剂的蒸馏水

在一支试管中加入3mL蒸馏水再滴入3滴希夫试剂，用酒精灯加热试管，试管中溶液未及沸腾时即呈现淡红色。

3.2 模拟乙醇催化氧化检验乙醛时希夫试剂假阳性实验

在一长玻璃管中放入一卷成筒状的海绵铜，长玻璃管一侧连接一注射器，注射器中放置蘸有希夫试剂的滤纸如图2。用酒精灯对海绵铜进行加热。待海绵铜加热至红热状态后，缓慢向后拉注射器活塞使高温气体（空气）进入注射器，此时可见注射器中蘸有希夫试剂的滤纸呈现红色。

以上两个实验说明，希夫试剂在加热的情况下会呈现红色。其实也有一些文献曾提到希夫试剂应在常温下使用［6，7］。说明如果无法消除乙醇在催化氧化时产生的高温，希夫试剂检测时呈现的红色就有可能不是乙醛导致的，而是因为希夫试剂自身发生分解而产生的假阳性结果。

4 避免希夫试剂假阳性的实验改进装置

仪器：50mL注射器、三通、100mL烧杯、试管、止水夹、长玻璃管、酒精灯

药品：希夫试剂、海绵铜、蒸馏水、沸石、无水乙醇

采用海绵铜的原因是因为其具有多孔隙、大比表面特点，催化效果优于铜丝、铜网，其微观孔隙逐级放大效果见图3［8］。

将海绵铜卷成圆柱形塞入长玻璃管中央，前端安装三通，三通一侧通大气，一侧连接装有无水乙醇的试管，中间均用橡胶管连接，用止水夹控制开关。后端连接单向阀使气体只具有向后传导的功能，单向阀后接三通，三通一端通入滴有希夫试剂并加有碎冰的蒸馏水中，一端连接50mL注射器，整套装置结构如图4所示。

5 实验操作

5.1 氧化铜准备阶段

打开止水夹2，关闭止水夹1，点燃酒精灯，对海绵铜进行加热，此时因装置中空气量非常少，不足以充分氧化海绵铜表面，因此通过向外拉注射器活塞使外界空气进入海绵铜，当活塞达到极限时向内推活塞，因单向阀的作用，注射器中的气体（主要是氮气）被排入烧杯2水中。重复此操作直至海绵铜完全变黑后关闭止水夹2，此过程中未见希夫试剂变红。继续加热20秒时，确保装置中的氧气被充分反应，防止乙醇蒸气进入后与氧气接触发生爆炸。

5.2 氧化乙醇阶段

打开止水夹1，用盛有90℃50mL热水的烧杯1，对装有无水乙醇的试管进行水浴加热，产生的乙醇蒸气因为压力的原因沿海绵铜→单向阀→注射器移动，此时因注射器活塞摩擦力原因，产生的乙醇蒸气及乙醛就会进入到滴有希夫试剂的溶液中，此时可立即观察到希夫试剂变成淡红色而冰仍然存在（冰的存在，说明温度仍处于冰水混合物状态，即0℃），直至海绵铜呈现红色后撤去水浴加热装置，移去酒精灯。

为了使学生观察到铜的催化过程，可对以上两个过程进行反复操作，初始时海绵铜表面存在一部分氧化物，颜色并不是紫红色，呈现红中带黑，在完成上述两个过程后，海绵铜呈现清晰的紫红色。

5.3 注意事项

（1） 对乙醇的水浴温度不宜太高，50mL 90℃热水浴，与装有5mL乙醇的试管进行热量交换后仍能保证温度高于乙醇沸点78℃，同时水浴与直接加热乙醇对比，相对温和，但仍然需要在乙醇中加入沸石，使乙醇蒸气均匀平稳地进入装有海绵铜的长玻璃管中。

（2） 在铜被氧气氧化时，拉动注射器活塞不宜过快，否则氧气来不及反应就被抽走，会使海绵铜的温度下降，减慢铜氧化的速率，同时过多的热量会使滴加希夫试剂的溶液体系温度升高。

总之，对中学实验进行改进时，必须对新材料、新方法进行充分的研究，防止实验中出现意外或有其他反应对主反应进行干扰、影响实验结果。希夫试剂在对乙醛检测时不能加热，因此任何使希夫试剂受热的实验设计均会出现实验结果的假阳性问题，影响实验的严谨性，应引起重视。

参考文献：

［1］王强. 乙醇催化氧化实验的再改进［J］. 中学化学教学参考， 2023， （28）： 42～43.

［2］胡秀美. 乙醇催化氧化反应一体化实验的设计［J］. 化学教学， 2024， （1）： 65～67.

［3］庞立霞， 李周平. 乙醇催化氧化实验的改进［J］. 化学教育（中英文）， 2024， 45（11）： 113～115.

［4］王国洪， 王伟， 唐炳康等. 乙醇催化氧化实验的微型化改进与评价［J］. 化学教育（中英文）， 2023， 44（17）： 113～116.

［5］成文吉， 曹倩， 秦燕华. 品红醛试剂变色机理的探讨［J］. 江苏教育学院学报（自然科学版）， 2007， 24（1）： 4～7.

［6］张婧， 牛晨， 韩秋霞， 李明雪. 乙醇催化氧化实验的改进［J］. 化学教学， 2019， （10）： 58～59.

［7］乔金锁， 何婧， 刘敏敏. 定性检测白酒中甲醇与醛类物质的实验设计［J］. 化学教学， 2017， （5）： 60～62.

［8］

王新福. 用多孔泡沫金属改进中学化学实验的若干案例［J］. 化学教学， 2024， （1）： 71～74.