补充—个Cu催化（脱氢）氧化乙醇的实验

刘怀乐

摘要：红热的Cu丝与乙醇的反应，属于氧化剂（CuO）氧化乙醇；乙醇的催化氧化属于乙醇在Cu催化条件的脱氢氧化。本实验是在隔绝（排除）空气的条件下，观察加热的铜丝与乙醇蒸气反应，生成乙醛被碱性Cu（OH）₂检验。

关键词：乙醇蒸气；红热Cu丝（CuO）；脱氢；隔绝（排除）空气；碱性氢氧化铜；可逆反应

文章编号：1008-0546（2017）11—0094—01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008—0546.2017.11.031

现行高中化学（必修2）74页，陈述了乙醇氧化反应的四点性质：

（1）乙醇在空气中燃烧；

（2）在一定条件下乙醇可以与氧化剂发生反应；

（3）乙醇在铜或银做催化剂的条件下，可以被空气中的氧气氧化成乙醛（CH₃CHO）；

（4）乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或………

这里，试想对乙醇的铜催化氧化补充一个实验。

一、关于铜或银等催化氧化乙醇的理性分析

乙醇的催化氧化早有成熟的理论和实践，在教学中必须把握好以下两点：

第一，乙醇的铜催化氧化是一个可逆的脱氢氧化过程，反应是吸热的，反应要消耗能量（须加热）。

第二，若将乙醇的蒸气和适量的空气或氧气一起通过催化剂进行氧化脱氢，则氢和氧会结合生成水，反应可以进行到底。这里，氢气的氧化反应是放热的。

于是才有如下的不可逆反应生成乙醛：

可见，教材出示的乙醇在Cu催化氧化生成乙醛的反应，是在一定条件下（Cu或Ag催化，加热）两个反应的加和式。

二、乙醇催化（脱氢）氧化的实验设计

乙醇的催化（Cu）脱氢是外界提供能量（加热）条件下发生的脱氢氧化，反应是在仅有乙醇蒸气和Cu存在的条件下生成乙醛，这是实验设计的关键。

如图所示，在一个配有单孔橡皮塞的小烧瓶（或试管）里注入10mL左右的无水乙醇，不断微微加热（略显沸腾），让不断产生的乙醇蒸气除去（赶尽）反应空间的空气，然后再集中火力加熱具支试管底有Cu丝的部位。当发现酒精的量蒸发减半，红热Cu丝略显变黑（酒精蒸气被红热的Cu丝炭化所致）的时候，把导气管伸进碱性氢氧化铜浊液，就会出现碱性Cu（OH）₂浊液的试管内，因生成的热的乙醛蒸气被碱性氢氧化铜氧化生成不溶性的橙红色Cu₂O沉淀，从而使乙醇被催化脱氢氧化生成的乙醛得检。

三、演示乙醇催化（脱氢）氧化实验的意义

据笔者所知，教学中不少教师把教材“实验3-3用红热螺旋铜丝（CuO）氧化乙醇”的实验视为乙醇的催化氧化。须知，红热的螺旋铜丝本身就是一种氧化剂（CuO）。况且教材已明确指出：“乙醇可以与氧化剂发生反应”，而实验3-3所提供的实验本身，恰恰提供了一种具体的氧化剂（CuO），或者说实验3-3是教材所说的氧化剂氧化乙醇一种实证方法。可惜不少文献，包括新近的《化学教育》2017年第5期66页有《乙醇催化氧化实验改进》，以及该文所引用的文献[2]→[6]。几乎都把教材实验3-3视为乙醇的催化氧化，这是欠妥甚至是不对的。

其次，乙醇的Cu催化氧化本身是一个脱氢氧化过程，反应具有可逆性，反应过程中需要消耗能量（要给铜丝加热），在本实验设计里得到了体现。但是当有空气或有氧气存在时，脱下来的氢会与氧结合生成水放出大量的热，会把脱氢的吸热过程转变为放热过程。教材所示乙醇催化氧化的反应（方程式），把这两个过程因为合为一体而把脱氢过程掩盖了。

当然，中学化学教学本身没有对乙醇催化脱氢提出要求，本文也无意在中学化学中必须提出这种要求，但是这种掩盖科学本质东西，我们教师必须做到心中有数。

笔者跟一些在职中年教师探讨这个问题时，他们的观点非常明确，在中学化学教学中没有这样的要求，完全没有必要讨论这个问题。笔者认为，我们完全可以这样去打发一个学生向我们提出这样的问题，但是我们无法回避我们在教学研究时可以（应该）讨论这样的问题。我在想，如果我们的学生看到一篇文章，遇到个别不认识的字、词或成语去问语文老师，抑或有什么历史史实去请教历史老师，我们教师能以“这不是中学教材内容所要求”为由，谢绝回答你的学生吗？何况我们所提出的问题是我们化学教师在大学期间应有的知识储备，在教学和教研过程中讨论这样的问题，想必是非常必要的。

退一万步，即令不讨论这样的问题，我们也无论如何不能把乙醇与红热铜丝（CuO）的氧化剂氧化等同于乙醇的催化氧化。不难明白，笔者提供的乙醇催化脱氢氧化实验，是对教材实验3-3的氧化剂氧化乙醇有本质区别提供了一个有力的实验依据，对于结束当前在这个问题上的教学混沌状态，想必是大有裨益的。endprint