乙醇催化氧化实验的创新设计

陈贵新　胡文礼　刘晶

一、问题的提出

人教版化学必修第二册中，乙醇催化氧化实验的做法是：将下端呈螺旋状的铜丝在酒精灯上灼烧，铜丝红热变黑后插入装有无水乙醇的试管中，反复几次，通过观察铜丝颜色的变化说明铜是催化剂，通过闻试管中液体有刺激性气味证明产物是乙醛。该实验虽然简易可行，但也存在如下问题：

1.通过闻气味的方法确定产物是乙醛，这个说服力不够强，因为无水乙醇的挥发性很强，乙醇的气味会带来干扰。

2.铜丝从酒精灯移到试管内过程中散热降温，且乙醇是液体温度低，反应生成的乙醛量很少，需要反复多次才能闻到一点乙醛的气味。

3.乙醇的催化氧化反应是一个放热反应，这在一些习题书上已经出现过，但课本实验中没有显现。

4.未能有效检验乙醇氧化后生成的乙醛。

二、乙醇催化氧化实验的创新设计

笔者认为，决定该实验成功的关键是反应温度，在较高的温度下，乙醇的催化氧化反应会更快，生成的乙醛量会更多。所以，笔者试着让乙醇气体在灼烧至红热的铜丝表面氧化，取得了很好的实验效果，具体的创新实验如下。

1.主要实验用品

无水乙醇、希夫试剂、10％ NaOH溶液、5% CuSO4溶液、2%氨水、2% AgNO3溶液、1mol/L NaOH溶液；粗铜丝（下端螺旋状）、锥形瓶、吸滤瓶、水槽、烧杯、橡胶塞、玻璃导管、橡皮管、医用双连球、滤纸条、酒精燈。

2.实验过程与现象

（1）实验1：如图1所示，在锥形瓶中加入适量的热无水乙醇，或将盛有无水乙醇的锥形瓶放入热水中浸泡一会，使瓶内乙醇挥发产生较多的乙醇气体。取1根下端呈螺旋状的红色铜丝在酒精灯火焰上灼烧至火红色，迅速伸入锥形瓶内的中下方处，注意不要将铜丝插入乙醇中，可看到灼热的铜丝离开火焰后逐渐变为黑色，但进入锥形瓶中下部后，迅速由黑色变回到光亮的红色，再将铜丝拉升到锥形瓶口附近，可看到铜丝又呈火红色（略带黑色），证明乙醇在铜催化下与氧气反应放热。将铜丝在锥形瓶口和中下方之间反复来回移动几次，可看到铜丝表面的颜色也重复着变化，接着把蘸有希夫试剂的滤纸条放在锥形瓶口，可看到滤纸条表面很快变为紫红色，同时可闻到刺激性气味，证明有乙醛气体产生。

（2）实验2：取2支试管，向其中1支试管中加入2mL 10% NaOH溶液，滴加4滴5% CuSO4溶液，得到新制的深蓝色Cu（OH）2；向另1支试管中加入0.5mL 2% AgNO3溶液，然后边振荡边滴加2%氨水，直到产生的沉淀恰好溶解为止，得到银氨溶液，再滴加1滴1mol/L NaOH溶液，反复摇匀，尽可能使试管壁湿润。

①按图2装置所示装配好仪器，试管中装有以上银氨溶液，往烧杯中倒入热水，取下锥形瓶上插有铜丝的橡胶塞，将下端的螺旋状铜丝在酒精灯火焰上灼烧至火红色，然后迅速将橡胶塞塞回到锥形瓶上，并立即用双连球缓缓鼓入空气，很快可看到盛有银氨溶液的试管壁上产生亮黑色的银镜，证明有乙醛气体生成。

②用装有以上新制Cu（OH）2的试管替换有银氨溶液的试管，重复步骤①的操作，1min后可看到新制的Cu（OH）2慢慢变成绿色。将试管取出，置于酒精灯火焰上加热，可看到有砖红色沉淀产生，同样证明有乙醛气体生成。

3.实验注意事项

（1）在实验1中，锥形瓶中无水酒精的温度在60℃左右效果较好。

（2）在实验2中，用双连球鼓气要缓缓进行，否则过多的乙醇气体会降低铜丝的温度，从而导致反应变慢。

（3）银氨溶液中加点稀碱溶液可增强它的还原性。

（4）若现象不够明显，可将铜丝重新加热后再操作，使产生足够多的乙醛气体。

4.实验优点

（1）装置简单，操作简便，可重复操作，现象明显，成功率高。

（2）增加了反应放热的实验，改进了产物的检验方法，使得产物的检测更加直观、快速，增强了实验的教学效果。

（3）该创新实验既适合课堂演示，还可用于学生的课外探究活动。

（收稿日期：2024-01-12）