新制CuO與醛基反應的機理探究

雷素娟（重慶市北碚區西南大學附屬中學校，重慶 400700）

新制CuO與醛基反應的機理探究

雷素娟（重慶市北碚區西南大學附屬中學校，重慶 400700）

人教版高中化學教材有機化學部分講到醛類的性質，其中，醛類的催化氧化性是醛類一個比較重要的性質，通常用來鑒定醛基的存在，所用到試劑為銀氨溶液和新制的Cu(OH)2，這是因為醛在堿性環境中被弱氧化劑銀氨溶液、新制的Cu(OH)2氧化生成羧酸鹽，而氧化劑分別被還原成單質銀和+1價銅的氧化物。選修5實驗3-6中寫道：“在試管里加入10%的NaOH溶液2 mL，滴入2%的CuSO4溶液4～6滴Cu(OH)2，……”，分析數據不難發現相對于CuSO4溶液，NaOH溶液是過量的，Cu(OH)2是兩性氧化物（既可以溶于酸，也可以溶于過量的濃堿），對于該反應為什么在堿性條件下進行已有很多學者對其進行了探討。

楊淑梅[1]認為乙醛在堿性條件下失去一個H+生成碳負離子，生成的碳負離子可與Cu2+絡合，進而產生H-，H-的強還原性可將Cu(OH)2還原為Cu2O。陳廷俊[2]在前者研究的基礎上，認為在堿性環境中，乙醛能產生碳負離子，與[Cu(OH)4]2-電離產生的Cu2+生成絡合物，進而產生產生H-還原Cu(OH)2還原為Cu2O。段昌平[3]提出醛基在堿性條件下的還原性比在酸性條件下強得多，這是因為

即從電極電勢的角度分析了堿性條件對醛基還原性的影響。綜上所述，醛基在堿性條件下能將新制Cu(OH)2還原為Cu2O[4-5]，其機理得到了很好的解釋，然而，并未發現有學者對新制CuO與醛基之間的氧化還原反應進行系統研究。

本文通過研究了新制CuO與醛基之間反應過程產生的現象，通過對比其產生沉淀的顏色和最終產物氣味等因素來確定新制CuO與醛基之間反應的主產物和副產物，并在現有理論基礎上探討了該反應主反應和副反應進行的反應機理，很好的解釋了新制CuO與醛基反應生成磚紅色沉淀的原理。

實驗部分

1 儀器與試劑

試劑：銅絲，乙醛

儀器：試管，砂紙，酒精燈，膠頭滴管，試管夾，鐵夾，表面皿等

2 實驗過程

2.1 新制CuO的制備

取直徑為1 mm左右的銅絲20 cm，用砂紙打磨銅絲表面至光滑有金屬光澤，將銅絲繞成螺旋狀，至于酒精燈外焰上灼燒，直到銅絲表面完全變成黑色時，停止加熱。

2.2 新制CuO和醛基的反應

用量筒量取10 mL乙醛加入試管中，將2.1中制得的灼熱氧化銅迅速插入裝有10 mL乙醛的試管，待銅絲冷卻至室溫后取出，觀察實驗現象并記錄。

結果與討論

通過對新制CuO和醛基的反應的實驗現象進行觀察，并與新制Cu(OH)2和醛基反應的實驗現象作對比發現：銅絲表面黑色的氧化銅逐漸消失，銅絲表面出現紅色的固體，取出銅絲后，向試管中滴入幾滴紫色石蕊試液，試管中溶液變紅，反應過程中可以聞到有刺激性的氣味。

實驗過程中現象如下圖1所示：

圖1 新制CuO和醛基的反應的實驗現象

通過對比反應中的實驗現象不難發現，新制CuO和醛基的反應后CuO被醛基還原生成了Cu2O，而乙醛中的醛基本身被氧化為羧基，因而，新制CuO和乙醛反應的主反應方程式為：

CH3CHO+2CuO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+H2O

即在濃堿性條件下，新制的氧化銅會被還原為磚紅色Cu2O固體，那么，該反應為什么需要在堿性條件下進行呢？這個反應能發生，其機理是如何進行的呢？本文對該反應的機理進行了探索，內容如圖2所示：

圖2 新制CuO與乙醛反應的機理圖

分析圖2可以看出：當乙醛中的醛基與新制CuO在濃堿條件下反應時，由于好濃度OH-存在會使得CuO分子中的C=O雙鍵打開變為單鍵，兩兩結合為帶有一個單位正電荷的O-Cu-OCu+離子，來進攻乙醛中醛基上的碳原子，導致乙醛中醛基上的C=O雙鍵打開，與O-Cu-O-Cu+離子與之配位的氧原子相互作用形成羧基，而O-Cu-O-Cu+離子中剩余的原子結合為Cu2O，即產生磚紅色的固體，而羧基在堿性條件下會形成相應的羧酸鹽和水。經過分析可以看出，在濃堿條件下，醛基會被新制CuO氧化為羧基，而自身被還原為磚紅色的Cu2O，其反應機理得到了合理的解釋。

3 結語

本文通過實驗探究發現：醛基在濃堿的環境中能夠被弱氧化劑銀氨溶液、新制的Cu(OH)2氧化生成羧酸鹽,而氧化劑分別被還原成單質銀和+1價銅的氧化物，而同樣在濃堿條件下也能被新制的CuO氧化為羧基，而自身被還原為磚紅色的Cu2O固體，主要是因為高濃度的OH-存在會使得醛基上的碳原子被活化，與氧化銅形成的O-Cu-O-Cu+離子形成配位鍵，從而自身的C=O被打開，與O-Cu-O-Cu+離子中的氧原子形成羧基，O-Cu-O-Cu+離子剩余原子結合為磚紅色的Cu2O固體，文中從反應機理出發，證明了該反應進行的必然性，為后續關于醛基性質的探索提供了理論依據，具有較為廣泛的應用價值。

[1]楊淑梅.對乙醛還原氫氧化銅實驗的探討.化學工程與裝備，2007，7，33-34.

[2]陳廷俊.對乙醛還原氫氧化銅實驗現象的探討.化學教育，2013，3，68-69.

[3]段昌平.細說氫氧化銅與新制氫氧化銅.化學教育，

2013，12，76-77.

[4]朱和清.醛與新制Cu(OH)2反應的實驗探討.邵陽學院學報，2002，2(1)，125-126.

[5]王志平.新制Cu(OH)2與醛基反應本質的認識.化學教學，1997，5，44-45.

Explore the mechanism of aldehyde with CuO reaction system

LEI Su-juan(High school Affiliated to Southwest University，Chongqing，400700)

本著完善醛基作為還原劑被弱氧化劑氧化的目的，本文研究了新制的CuO與乙醛反應過程的現象，通過與醛基和新制Cu(OH)2的反應作對比，確定了醛基在堿性條件下被新制的CuO氧化所得產物為羧基，并探討了該反應進行的反應機理，很好的對該氧化還原反應進行了解釋。

新制CuO;醛基氧化;羧基

With the purpose of improving the weak antioxi?dant oxidation reduction,this paper studies the new system of the phenomenon of newly-prepared CuO and acetaldehyde reaction process,with the aldehyde group and a new system of Cu(OH)2re?action,and determines the aldehyde group under alkaline condi?tions was newly-prepared CuO oxidation of the products of the new system of carboxyl,and discusses the reaction mechanism of the reaction,a good explanation for the REDOX reaction.

newly-prepared CuO;aldehyde group reaction; carboxyl

雷素娟（1989-），女，漢族，陜西咸陽人，重慶市北碚區西南大學附屬中學校化學教師，中學二級教師