乙醇催化氧化实验的创新设计

摘 要：乙醇催化氧化实验是高中化学中探究乙醇性质的一项重要实验。针对人教版高中化学必修第二册教材中该实验存在的不足，本文就这一实验的创新设计方面进行探讨，旨在优化实验流程，实现反应放热和产物检验可视化，提高教学效率，促进学生核心素养的培养。

关键词：乙醇；催化氧化；检验；创新设计

文章编号：1008-0546（2024）11-0091-02

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

一、问题的提出

乙醇催化氧化实验是高中化学中的重要实验，该实验可以帮助学生认识乙醇的还原性、乙醇转化为乙醛和羟基转化为醛基的反应规律，有利于学生

通过现象分析反应的类型、乙醇分子中化学键的变化和官能团的转化。［1］

人教版高中化学必修第二册中，乙醇催化氧化实验的具体步骤是：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证明铜是催化剂，通过小心地闻试管中液体产生的刺激性气味证明产物是乙醛。［2］该实验虽然简易可行，但也存在以下几个问题：

①无法

准确检验乙醇氧化后的产物。通过闻气味的方法确定产物是乙醛，说服力不足，因为无水乙醇的挥发性很强，乙醇的气味会带来干扰。另外，铜丝从酒精灯移到试管内的过程中散热降温，且乙醇是液体，温度低，反应生成的乙醛量较少，需要反复多次才能闻到一点乙醛的气味。②无法检验反应放热。乙醇的催化氧化反应是一个放热反应，这在一些习题中已经出现过，但教材实验中没有体现。

二、乙醇催化氧化实验的创新设计

乙醇催化氧化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速度快，生成的乙醛多。所以，本文对该实验作了深入探究和反复改进，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。创新实验设计具体如下。

1. 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（下端呈螺旋状）、锥形瓶、吸滤瓶、水槽、烧杯、橡皮塞、玻璃导管、橡皮管、医用双连球、滤纸条、酒精灯。

2. 实验过程与现象

（1）创新实验一。

按图1所示组装实验装置，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。取一根下端呈螺旋状的铜丝在酒精灯上灼烧至火红色，迅速伸入锥形瓶中下部，注意不要将铜丝接触乙醇，可看到灼热的铜丝离开火焰后逐渐变为黑色，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，可观察到铜丝又呈火红色，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部反复来回移动，可看到铜丝表面的颜色也反复变化，接着把蘸有希夫试剂的滤纸条置于锥形瓶口，可观察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）创新实验二。

取两支试管，向其中一支试管加入2 mL 10% NaOH溶液，再滴加4滴5% CuSO4溶液，得到新制的深蓝色Cu（OH）2溶液；向另一支试管加入0.5 mL 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。

按图2所示组装实验装置，试管中装有上述银氨溶液，烧杯中倒入热水，取下锥形瓶上插有铜丝的橡皮塞，将下端的螺旋状铜丝在酒精灯火焰上灼烧至火红色，然后迅速将橡皮塞塞回锥形瓶，并立即用医用双连球缓缓鼓入空气，很快可观察到盛有银氨溶液的试管壁上产生光亮的银镜，证明有乙醛气体生成。

用装有新制Cu（OH）2溶液的试管替换装有银氨溶液的试管，重复上述实验操作，1分钟后可观察到新制Cu（OH）2缓慢变成绿色。将试管取出，置于酒精灯火焰上加热，可观察到有砖红色沉淀产生，同样证明有乙醛生成。

3. 实验注意事项

（1）在创新实验装置一中，锥形瓶内无水乙醇的温度在60℃左右效果较好。

（2）在创新实验装置二中，用医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）银镜反应在碱性条件下更容易进行，当向溶液中加入一定量的碱后，会加快反应速率。［3］

（4）若实验现象不够明显，可将铜丝重新加热后再操作，以确保产生足够多的乙醛气体。

三、结论

本文深入探讨了乙醇催化氧化实验的创新设计方案，取得了良好的实验效果，实现了反应放热和产物检验可视化，提高了教学效率，落实了学生核心素养的培养。笔者设计的实验具有以下优点：①装置简单，操作简便，可重复操作，实验现象明显，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，也可用于学生的课外探究活动。这不仅能激发学生的学习兴趣，还能培养他们的科学探究与创新意识，学生的化学学科核心素养在方案设计、动手操作、讨论合作中得到发展。［4］

参考文献

［1］王强.乙醇催化氧化实验的再改进［J］.中学化学教学参考，2023（28）：42-43．

［2］王晶，毕华林.普通高中教科书 化学 必修 第二册［M］.北京： 人民教育出版社，2019．

［3］陈贵新，林洪.对葡萄糖两个还原性实验条件的探究［J］.化学教与学，2018（4）：94-95．

［4］李勇，袁清磊.乙醇催化氧化及产物性质实验的再改进［J］.中学化学教学参考，2020（1）：53-54．