甲醛斐林反应实验研究

李花，张爱菊

摘要：方法：对影响甲醛与斐林试剂反应的实验条件进行实验研究和分析。结论：pH>14，斐林试剂甲与斐林试剂乙体积比不超过1∶1，水浴加热80℃以上，有单质铜生成；不同温度下，甲醛反应机理不同。

关键词：甲醛；斐林反应；实验

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）37-0233-01

全国高等职业技术教育卫生部规划教材《化学》醛和酮章节中提到：可用斐林试剂鉴别脂肪醛和芳香醛，甲醛因其还原性强，试管内壁有铜镜出现。试验结果显示，甲醛斐林反应现象复杂。为此笔者在不同水浴温度下，完成一系列对比实验，通过研究来解决传统认识中的一些疑惑，并让斐林试剂赋予甲醛更为广阔的用途。

一、试剂制备

斐林试剂甲：将34.6 g CuSO■.5H■O溶于200mL水中，用0.5mL浓硫酸酸化，再用水稀释到500mL待用。

斐林试剂乙：取173g酒石酸钾钠KNaC■H■O■.4H■O，50g NaOH固体溶于400mL水中，再稀释到500mL，用精制石棉过滤。

二、对比实验和实验现象

1.用量影响实验。改变斐林试剂甲和斐林试剂乙用量，各加20滴（约1mL）40%甲醛，在80℃和100℃水浴中完成对比实验，实验结果见表1。

2.固体溶解实验。用吸管吸除试管中的上层清液，将红色固体残留物分为三份，依次加入稀盐酸、稀硝酸、浓氨水，进行溶解性实验。实验结果见表2。

三、现象分析

由表1可知，无论是在80℃还是100℃水浴温度下，甲醛均可与斐林试剂反应产生红色沉淀或红色附着物，在斐林试剂甲偏少的情况下，现象更为明显。沉淀溶解实验告诉我们，该红色固体为单质铜而非氧化亚铜，因为氧化亚铜易溶于盐酸，继而发生歧化反应；氧化亚铜能溶于氨水，形成无色的[Cu（NH■）■]■，瞬间被氧化为蓝色的[Cu（NH■）■]■。这源于甲醛的强还原性，HCHO+2OH■-2e■=HCOOH+H■O，φ？苓HCOOH/HCHO= 0.13V，电极电势越小，电对还原型的还原性越强。从能斯特方程来看：

φ■=φ■■+0.02958lg■

在强碱性环境下，[OH-]增大，电极电势变小，还原型的还原性增强，甲醛完全有能力将Cu■还原為Cu（φ■■= 0.34V）。此外，当pH>13时，Cu（OH）■水溶性增强，所有反应在均相状态下进行，接触面增加，反应速度、深度均增强。

100℃水浴中，有气体产生，该气体不能使石灰水变浑浊，点燃有爆鸣声，从而说明甲醛氧化产物是一氧化碳而非甲酸。而在80℃水浴中，反应平稳，无气体产生。由此推断，不同温度下，甲醛斐林反应机理不同，在80℃时，甲醛等同于一元醛，产物为甲酸，升温100℃时，甲醛等同于二元醛，产物为一氧化碳。

仅有斐林试剂乙时，不存在Cu（OH）■，但溶液为强碱性，pH>14，升温至100℃，甲醛初步聚合形成三聚甲醛，所以溶液呈黄色，方程见下：

我们将甲醛与等量氢氧化钠混合，100℃水浴加热10分钟，得到同一现象，由此进一步证实该黄色物质为甲醛聚合物，与斐林试剂乙中的酒石酸钾钠无关。

四、结论

1.在强碱性环境下（pH>14），只要保持斐林试剂甲与斐林试剂乙体积比不超过1∶1，加入甲醛的体积量基本相等，水浴温度在80℃以上，使反应物达到充分混合，有利于红色固体的生成。

2.80℃水浴加热，甲醛斐林反应现象明显，有单质铜生成，反应方程为：HCHO+Cu（OH）■=HCOOH+Cu+H■O

3.100℃水浴加热，甲醛与斐林试剂反应有大量单质铜生成，部分形成铜镜，反应方程为：HCHO+Cu（OH）■=Cu+CO↑+2H■O

4.在特定条件下，斐林试剂可作为甲醛专用鉴别试剂。水浴加热到100℃，特征现象为铜镜，同时产生爆鸣性气体。

参考文献：

[1]杨艳杰.化学[M].第2版.北京：人民卫生出版社，2010：144.

[2]张小林.氢氧化铜系列氧化剂氧化性实验研究[J].化学教育，2007，（10）：48.