斐林试剂与还原性糖溶液反应过程探究

摘 要：高中化学必修二和高二生物必修一课本中分别都设计了斐林试剂与葡萄糖溶液在加热条件下的反应。其中，化学必修二所用还原性糖是实验室所配的葡萄糖溶液，生物必修一所用的还原性糖是鲜榨的苹果汁。无论还原性糖的来源如何，与斐林试剂在加热条件下都应该产生砖红色沉淀，但在实际操作中往往会产生其他一些现象，为此，对其实验过程进行了简单探究。

关键词：斐林试剂；葡萄糖溶液；醛基；氧化反应

斐林试剂实际就是新制Cu（OH）2悬浊液，也就是在使用时用NaOH溶液和CuSO4溶液混合而成，生物课本中配制斐林试剂所需的基础试剂要求是具体的：0.1g/mlNaOH溶液0.05g/mlCuSO4溶液；化学必修二所述比较笼统，在实验中发现，生物实验中出現意外现象的情况较少，而化学实验出现意外现象的情况就比较多，有此推测，斐林试剂在与葡萄糖溶液反应时应该与配制斐林试剂的基础溶液的浓度、溶液的滴加顺序、加热的温度都有关系。

为此，我进行了如下实验：

1.配制3mol/L氢氧化钠溶液300ml、2mol/L葡萄糖溶液50ml以及1mol/L硫酸铜溶液100ml。

2.在温度为40℃的10mlNaOH溶液中滴加5滴硫酸铜溶液，产生黑色沉淀，将此沉淀编号为沉淀1。滴加2ml葡萄糖溶液充分摇匀，溶液变为橙黄色，将此试剂编号为试剂1。静置30s，滴加5滴硫酸铜溶液，颜色加深。再滴加5滴、5滴，颜色无明显变化。

3.室温下，另取10ml氢氧化钠溶液，滴加6滴硫酸铜溶液，滴加2ml葡萄糖溶液，立刻放入冰水中冷却25s，溶液产生分层，将其摇匀，滴加10滴硫酸铜溶液，溶液由红色便褐色，静置短时，溶液变深紫红色，将此试剂编号为试剂5，呈深紫红色。

4.室温下，另取10ml氢氧化钠溶液，滴加5滴硫酸铜溶液，变为蓝絮状悬浊液，滴加2ml葡萄糖溶液，试管壁变热，表明该反应为放热反应，多次滴加5滴硫酸铜溶液，则呈赭石色，将此试剂编号为试剂2。

5.室温下，另取10ml氢氧化钠溶液，滴加3滴硫酸铜溶液并滴加2ml葡萄糖溶液，震荡，溶液变为红色，继续滴加硫酸铜溶液，试剂颜色加深，将这些试剂分别编号为试剂3，呈西瓜红色；试剂4，呈棕红颜色。

6.室温下，改变氢氧化钠溶液物质的量浓度为1.25mol/L。取10ml氢氧化钠溶液，滴加5滴硫酸铜溶液并滴加少量葡萄糖溶液，震荡，溶液变为绛蓝色，将此试剂编号为试剂6，呈绛蓝色。继续摇匀，出现墨绿色溶液。不停地慢慢地滴加硫酸铜溶液，最终出现绛紫色溶液，将此试剂编号为试剂7，呈绛紫色。

7.室温下，将所有试管放置于暖气片旁（暖气片温度为34℃，基本恒温），缓慢加热，静置4天。部分试管底部的沉淀出现分层，由下至上蓝色沉淀、绿色沉淀、砖红色沉淀。绿色沉淀愈来愈深，上层分别出现蓝色溶液、淡黄色溶液。

经过甄别，我选取了编号分别为2、4、7的三个具有代表性的试管，将不同颜色的沉淀分离出来，对其成分找权威实验室做了检测，结果显示成分只有氧化亚铜和铜。

根据结果我进一步思考：为什么变量不同，沉淀的成分基本一致，分散系的颜色却有如此的差别？是溶液里的溶质不同？还是沉淀中的少量杂质造成的？带着问题我查阅了大量资料，初步得出的结论是：新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖溶液的反应现象随反应条件的变化而变化。反应体系中，反应物的量不是按照化学计量比加的，反应物的量不确定，pH值是变化的，造成反应产物的不同而表现为现象的变化。醛基被新制的氢氧化铜悬浊液氧化，其产物的成分以氧化亚铜为主，但由于葡萄糖为多羟基醛，与硫酸铜的浓度配比不同可产生不同的分散系颜色，该颜色的差别应该是溶液中溶质成分的浓度不同和少量的固体杂质造成的。

那些黑色、橙色的物质是什么？查阅资料得知：氧化铜为黑色、铜离子为蓝色、铜锈为绿色、氧化亚铜为砖红色，所以，砖红色沉淀应为氧化亚铜.

总之，葡萄糖是多羟基醛，多个羟基与醛基作为配位，硫酸铜水溶液具有4个水分子，二者均是配位化合物。在两种配体间配位能力相差不大的情况下，可加入其中一种配体来产生浓度差，从而进行取代反应，形成配位化合物，新配体的配位能力很强时，不需要过量的新配体就能得到稳定的新配合物。

因此，新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖溶液发生反应时，葡萄糖溶液与硫酸铜溶液的配位取代反应与葡萄糖溶液同时反应，醛基被新制的氢氧化铜悬浊液氧化的反应原理没有受到影响，但配位作用和与空气中的二氧化碳的作用会使分散系的颜色发生变化。

由于硫酸铜浓度变量引起的结果是：随着硫酸铜溶液的滴加，葡萄糖溶液与硫酸铜溶液的浓度差逐渐变化，随着硫酸铜溶液浓度的增大，配合物[CH2OH（CHOH）4COOH]2Cu的浓度增大，[CH2OH（CHOH）4COOH]2Cu的绛蓝色和氧化亚铜的砖红色组合，使分散系的颜色趋向于蓝紫色。

由于与空气中二氧化碳作用时间的变量引起的结果是：随着与空气中二氧化碳作用时间的增长，沉淀中Cu2（OH）2CO3的比例增大，Cu2（OH）2CO3的绿色和氧化亚铜的红色组合使分散系的颜色趋向于黑色。

作者简介：王秀萍（1966.1—），女，汉族，甘肃省临泽县人，理学学士，中学化学高级教师，研究：专注如何提高中学化学课堂教学的效率。