乙醇催化氧化實驗的創新設計

陳貴新　胡文禮　劉晶

一、問題的提出

人教版化學必修第二冊中，乙醇催化氧化實驗的做法是：將下端呈螺旋狀的銅絲在酒精燈上灼燒，銅絲紅熱變黑后插入裝有無水乙醇的試管中，反復幾次，通過觀察銅絲顏色的變化說明銅是催化劑，通過聞試管中液體有刺激性氣味證明產物是乙醛。該實驗雖然簡易可行，但也存在如下問題：

1.通過聞氣味的方法確定產物是乙醛，這個說服力不夠強，因為無水乙醇的揮發性很強，乙醇的氣味會帶來干擾。

2.銅絲從酒精燈移到試管內過程中散熱降溫，且乙醇是液體溫度低，反應生成的乙醛量很少，需要反復多次才能聞到一點乙醛的氣味。

3.乙醇的催化氧化反應是一個放熱反應，這在一些習題書上已經出現過，但課本實驗中沒有顯現。

4.未能有效檢驗乙醇氧化后生成的乙醛。

二、乙醇催化氧化實驗的創新設計

筆者認為，決定該實驗成功的關鍵是反應溫度，在較高的溫度下，乙醇的催化氧化反應會更快，生成的乙醛量會更多。所以，筆者試著讓乙醇氣體在灼燒至紅熱的銅絲表面氧化，取得了很好的實驗效果，具體的創新實驗如下。

1.主要實驗用品

無水乙醇、希夫試劑、10％ NaOH溶液、5% CuSO4溶液、2%氨水、2% AgNO3溶液、1mol/L NaOH溶液；粗銅絲（下端螺旋狀）、錐形瓶、吸濾瓶、水槽、燒杯、橡膠塞、玻璃導管、橡皮管、醫用雙連球、濾紙條、酒精燈。

2.實驗過程與現象

（1）實驗1：如圖1所示，在錐形瓶中加入適量的熱無水乙醇，或將盛有無水乙醇的錐形瓶放入熱水中浸泡一會，使瓶內乙醇揮發產生較多的乙醇氣體。取1根下端呈螺旋狀的紅色銅絲在酒精燈火焰上灼燒至火紅色，迅速伸入錐形瓶內的中下方處，注意不要將銅絲插入乙醇中，可看到灼熱的銅絲離開火焰后逐漸變為黑色，但進入錐形瓶中下部后，迅速由黑色變回到光亮的紅色，再將銅絲拉升到錐形瓶口附近，可看到銅絲又呈火紅色（略帶黑色），證明乙醇在銅催化下與氧氣反應放熱。將銅絲在錐形瓶口和中下方之間反復來回移動幾次，可看到銅絲表面的顏色也重復著變化，接著把蘸有希夫試劑的濾紙條放在錐形瓶口，可看到濾紙條表面很快變為紫紅色，同時可聞到刺激性氣味，證明有乙醛氣體產生。

（2）實驗2：取2支試管，向其中1支試管中加入2mL 10% NaOH溶液，滴加4滴5% CuSO4溶液，得到新制的深藍色Cu（OH）2；向另1支試管中加入0.5mL 2% AgNO3溶液，然后邊振蕩邊滴加2%氨水，直到產生的沉淀恰好溶解為止，得到銀氨溶液，再滴加1滴1mol/L NaOH溶液，反復搖勻，盡可能使試管壁濕潤。

①按圖2裝置所示裝配好儀器，試管中裝有以上銀氨溶液，往燒杯中倒入熱水，取下錐形瓶上插有銅絲的橡膠塞，將下端的螺旋狀銅絲在酒精燈火焰上灼燒至火紅色，然后迅速將橡膠塞塞回到錐形瓶上，并立即用雙連球緩緩鼓入空氣，很快可看到盛有銀氨溶液的試管壁上產生亮黑色的銀鏡，證明有乙醛氣體生成。

②用裝有以上新制Cu（OH）2的試管替換有銀氨溶液的試管，重復步驟①的操作，1min后可看到新制的Cu（OH）2慢慢變成綠色。將試管取出，置于酒精燈火焰上加熱，可看到有磚紅色沉淀產生，同樣證明有乙醛氣體生成。

3.實驗注意事項

（1）在實驗1中，錐形瓶中無水酒精的溫度在60℃左右效果較好。

（2）在實驗2中，用雙連球鼓氣要緩緩進行，否則過多的乙醇氣體會降低銅絲的溫度，從而導致反應變慢。

（3）銀氨溶液中加點稀堿溶液可增強它的還原性。

（4）若現象不夠明顯，可將銅絲重新加熱后再操作，使產生足夠多的乙醛氣體。

4.實驗優點

（1）裝置簡單，操作簡便，可重復操作，現象明顯，成功率高。

（2）增加了反應放熱的實驗，改進了產物的檢驗方法，使得產物的檢測更加直觀、快速，增強了實驗的教學效果。

（3）該創新實驗既適合課堂演示，還可用于學生的課外探究活動。

（收稿日期：2024-01-12）