烴的衍生物中三個重要的探究性實驗例析

顧兆俊

(江蘇省鹽城中學)

探究性化學實驗能全面培養學生綜合運用所學知識的遷移能力、分析問題和解決問題的能力、語言文字表達能力以及邏輯思維能力,是高考的熱點和難點.探究性化學實驗要求學生能透過實驗現象分析反應的本質,排除副反應或副產物及其他因素的干擾,得出正確的實驗結論.常考的探究性實驗有乙醇的消去反應(檢驗乙烯)、鹵代烴的水解反應(檢驗鹵素原子)、鹵代烴的消去反應.

1 探究乙醇的消去反應產物

乙醇在濃硫酸的作用下,加熱到170 ℃發生分子內脫水生成乙烯和水,但由于濃硫酸有脫水性,實驗過程中濃硫酸還會把乙醇脫水碳化,在加熱條件下碳與濃硫酸再發生氧化還原反應生成CO2和SO2,SO2既能使溴水褪色也能使酸性KMnO4溶液褪色,因此,在檢驗乙烯時要注意排除SO2的干擾.

例1下列實驗組合錯誤的是( ).

圖1

分析濃H2SO4將C2H5OH 脫水碳化生成單質C,在加熱條件下,C 和濃H2SO4反應產生CO2、SO2和H2O.同時乙醇易揮發,揮發出乙醇蒸氣,且C2H5OH 和SO2都能使酸性KMnO4溶液褪色,C2H5OH 溶于水,SO2能與FeCl3溶液發生氧化還原反應,用FeCl3溶液可以除去SO2,選項A 實驗組合正確.SO2不能完全被水吸收,選項B 實驗組合錯誤.C2H5OH 易溶于水,SO2能與NaOH 溶液反應,因此NaOH 溶液能同時除去乙醇和SO2,選項C實驗組合正確.SO2能使溴水褪色,NaOH 溶液能同時除去乙醇和SO2,選項D 實驗組合正確.答案為B.

點評評判實驗裝置是否符合實驗要求,首先要明確實驗目的是檢驗什么氣體,需用什么試劑檢驗,同時還要分析實驗中會混有哪些雜質氣體,這些雜質氣體的存在是否會對主要物質的檢驗產生干擾?如果有干擾,應該選用什么試劑除去等.另外,還要注意除雜過程中不能引入新的雜質,例如,檢驗CH4氣體中是否含有乙烯,可選用溴水或溴的CCl4溶液或酸性KMnO4溶液,若除去CH4氣體中的乙烯氣體,只能選用溴水或溴的CCl4溶液,若用酸性KMnO4溶液,乙烯被氧化成CO2氣體,引入了新的雜質.

2 探究鹵代烴的水解反應和消去反應

鹵代烴能發生水解反應和消去反應.鹵代烴是非電解質,不能電離出鹵素離子,要檢驗鹵代烴中的鹵素原子,必須通過鹵代烴的水解反應生成鹵素離子,鹵代烴水解時需要在堿性條件下加熱進行,而檢驗鹵素原子需要用AgNO3溶液.為了防止AgNO3在堿性條件下生成AgOH 沉淀干擾鹵素離子的檢驗,要先酸化排除堿性干擾.鹵代烴的消去反應是在醇與NaOH 混合溶液中加熱進行的,生成的乙烯中混有乙醇,由于乙醇易揮發且能使酸性KMnO4溶液褪色,因此要先用水洗除去乙醇,排除干擾.

例2下列實驗現象和結論不正確的是( ).

分析鹵代烴消去的原則是:與鹵素原子直接相連的鄰碳上有H 原子,若鄰碳上無H 原子則不能發生消去,選項A 正確,不符合題意.溶液沒有酸化,看不到淺黃色沉淀,選項B錯誤,符合題意.產生的氣體通入水中可除去乙醇,酸性KMnO4溶液褪色,證明有機物M 發生了消去反應,生成了不飽和烴,選項C正確,不符合題意.乙醇易揮發,但不能和溴水反應,溴水褪色,證明有機物M 發生了消去反應生成了不飽和烴,選項D 正確,不符合題意.答案為B.

點評所有的鹵代烴都可以發生水解反應,但不一定都能發生消去反應.鹵代烴的消去反應要在NaOH 的乙醇溶液中加熱,由于乙醇有揮發性,產生的氣體中混有乙醇蒸氣,由于乙醇不能與溴水反應,但能與酸性高錳酸鉀溶液反應,因此用酸性KMnO4溶液檢驗消去產物時要除去乙醇,用溴水檢驗消去產物時不需要除去乙醇.鹵代烴的水解反應是在NaOH 水溶液中加熱進行的,檢驗鹵素離子時一定要用HNO3酸化.

3 探究蔗糖、淀粉水解反應產物

糖類中淀粉、蔗糖都可以在H2SO4作用下水解生成葡萄糖,要檢驗葡萄糖,需要用新制的Cu(OH)2懸濁液,而該反應需要在堿性條件下進行,因此在加入新制的Cu(OH)2懸濁液前要先加堿中和H2SO4.

例3由下列實驗操作和現象所得到的結論正確的是( ).

分析檢驗蔗糖水解后生成的葡萄糖,應在堿性條件下,選項A 沒有加堿至堿性,不能檢驗葡萄糖,錯誤.稀硫酸是淀粉水解反應的催化劑,檢驗水解產物葡萄糖的存在時應先向水解后的溶液中加入NaOH 溶液中和催化劑硫酸,并使溶液顯堿性,然后再加入新制Cu(OH)2懸濁液并加熱,根據溶液中是否產生磚紅色沉淀進行判斷,選項B 錯誤.無論蔗糖部分水解還是完全水解,都會產生還原性糖,實驗現象相同,選項C錯誤.在試管中加入2 mL 淀粉溶液和少量唾液淀粉酶,溫水浴3～5 min,冷卻后加入少量新制Cu(OH)2懸濁液,加熱后觀察到磚紅色沉淀,說明淀粉水解生成了葡萄糖,選項D 正確.答案為D.

點評檢驗葡萄糖必須在堿性條件下與新制Cu(OH)2懸濁液反應,因此凡是用稀硫酸作催化劑,反應后要用NaOH 溶液中和硫酸,使溶液顯堿性,如果沒有用稀硫酸作催化劑,則不需要加堿.

總之,探究化學反應的生成物,需要考慮反應是在酸性還是在堿性條件下進行的,酸性或堿性條件對產物的檢驗會有何影響;還要考慮發生什么副反應,副反應產物對產物的檢驗有何干擾,如何消除干擾才能確保實驗的準確性.

(完)