乙醇催化氧化實驗的改進

摘要：采用洗耳球鼓入空氣的方法成功地解決了產物的量和產物能否順利進入檢測體系的問題，自制了一種方便的鼓氣裝置，可將教材中的乙醇催化氧化的演示實驗改為學生分組實驗。實驗現象明顯，操作簡單、安全性強，能取得良好的實驗效果。

關鍵詞：乙醇的催化氧化；實驗改進

文章編號：1005－6629(2012)8－0049－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

入教版普通高中課程標準實驗教科書化學必修2第三章第三節實驗3-3：在一支試管中加入3-5 mL乙醇，取一根10－15 cm長的銅絲，下端繞成螺旋狀，在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復幾次。注意觀察反應現象，小心聞試管中液體產生的氣味。該實驗的目的，主要是說明產物中有刺激性氣味的乙醛，從而說明乙醇被氧化。

筆者和一些一線教師在實際教學中發現，此實驗存在如下問題：

(1)教材中的實驗是在一個開放體系完成，不符合綠色化學實驗理念，且不適合做學生分組實驗；

(2)目標產物乙醛的檢驗方法缺乏信度；

(3)未對產物水作檢測。很多老師針對這些問題設計新的改進方法，取得了很好的效果。但我們在重復實驗的過程中發現不少實驗耗時較長，不適合于課堂演示。

帶著這些思考，我們利用彎頭試管裝入乙醇代替吸有乙醇的粉筆或棉花，對教材實驗進行了多次探究。探究發現，決定此實驗成功的關鍵是產物的量和產物能否順利進入檢測體系，為此我們設計利用洗耳球鼓入空氣的方法來解決這一關鍵問題，鼓入空氣既可以增加產物的量，又可以將產物順利帶入檢測體系，取得良好的實驗效果，同時改進后不需粉筆或棉花。

2 改進后的實驗

2.1 實驗用品

無水乙醇、銅絲(繞成螺旋狀)、藍色硅膠、希夫試劑、40％乙醛、乙酸、蒸餾水；彎頭試管、酒精燈、小試管、鐵架臺、橡膠塞、玻璃導管、乳膠管、注射器、打火機、量筒、鑷子、試管架、洗耳球。

2.2 實驗準備

(1)針頭套管的準備：用打孔器在橡膠塞上打孔，一個鉆通，連上玻璃導管方便導出產物；一個不鉆通，套上玻璃導管，另一側安上注射器針頭，方便鼓入空氣。

(2)希夫試劑的準備：希夫試劑(Sehiff)又稱品紅亞硫酸試劑。將二氧化硫通人堿性品紅水溶液中直至褪色，備用。

2.3 實驗裝置圖

2.4 操作步驟

(1)按裝置圖組裝好儀器，檢查裝置氣密性。

(2)向彎頭試管中加入2-5 mL無水乙醇，放入螺旋狀的銅絲，在靠近管口的地方放入一顆藍色硅膠，塞上帶導管的膠塞，導管末端插入盛有1 mL希夫試劑的小試管中。

(3)用酒精燈加熱銅絲，銅絲逐漸變黑，3 min后，由于彎頭試管導熱，乙醇揮發加劇，乙醇蒸氣與熱的銅絲接觸，左側銅絲由黑變紅，向右移動酒精燈繼續加熱銅絲，整段銅絲全部變紅。

(4)用洗耳球通過針頭緩慢鼓入空氣，紅、熱銅絲遇空氣后又會變黑，產生黑、紅交替變化現象，同時不斷有氣泡從小試管中冒出，鼓入的空氣將產物乙醛帶入檢測體系，希夫試劑逐漸變為紫紅色。同時試管口有水霧生成，變色硅膠顏色變淺，最后變為粉紅色，說明有水生成。實驗結束，熄滅酒精燈。

(5)另取三支試管，向其中各加入1 mL希夫試劑，再分別滴加2滴乙醇溶液、乙醛溶液、乙酸溶液，振蕩、觀察，比較。步驟(4)中希夫試劑顯色說明實驗過程中有乙醛生成。

2.5 結論

(1)乙醇、乙酸難使希夫試劑顯色，乙醛可使希夫試劑顯色；

(2)由希夫試劑顯色及藍色硅膠變粉紅色等現象，可以說明：在銅的催化作用下，乙醇被空氣中的氧氣氧化，生成物為乙醛和水。

3 改進實驗方案的優點

(1)裝置簡單，材料易得，操作簡便，現象明顯，成功率高。

(2)更改了產物的檢驗方法，使產物檢測更加直觀，幫助學生理解有機化學反應的斷鍵規律。還可以更換其他檢測試劑達到相同的實驗效果。

(3)將教材中的開放體系改為一個相對封閉的體系，可重復實驗，實現了實驗的綠色化，不僅適合于課堂演示，而且也適合學生分組實驗。

(4)利用此套裝置還可完成鐵與水蒸氣的反應、石蠟油分解實驗等高中課本實驗。

參考文獻：

【1】王金龍，鞠東勝.乙醇脫氫生成乙醛實驗的再研究【J】化學教育，2010，31(3)：63～64

【2】王金龍，鞠東勝.乙醇氧化脫氫實驗的深度研究【J】化學教育，2010，31(6)：62～63

【3】袁東霞，郭寶峰.以粉筆為載體的幾則高中化學實驗改進【J】.化學教育，2010，31(9)：72

【4】周改英，沈建忠.乙醇催化氧化產物檢驗方法的新設計【J】.中學化學，2011，(5)：23

【5】李先栓。銅催化氧化乙醇生成醛的反應機理【J】化學教學，2011，(9)：45－46

【6】王美志.乙醇催化氧化實驗的改進【J】化學教學，2011，(9)：43－44

【7】劉文芳，劉菲，霍繼輝.石蠟油分解實驗的改進【J】化學教學，2011。(11)：41