乙醛的氧化反應(yīng)

1、實驗九 乙醛的氧化反應(yīng)實驗教學(xué)研究目的1探討乙醛與銀氨溶液、新制的氫氧化銅反應(yīng)的適宜實驗條件及操作技能，掌 握實驗成敗關(guān)鍵。2 進一步認識化學(xué)試劑的用量、濃度、 PH 、溫度、滴加順序等條件對實驗成 功的重要性，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和方法。3學(xué)習(xí)和探討乙醛氧化反應(yīng)演示實驗的教法，訓(xùn)練演示技能。 實驗教學(xué)研究的內(nèi)容1乙醛與銀氨溶液反應(yīng)適宜的硝酸銀濃度的探討；2乙醛與新制的氫氧化銅反應(yīng)適宜的氫氧化銅混合液的 PH 、反應(yīng)溫度探討。3乙醛與銀氨溶液反應(yīng)或與氫氧化銅反應(yīng)的實驗教學(xué)。 實驗教學(xué)研究步驟一、課前資料收集與研究方案的設(shè)計1思考與討論(1) 乙醛與銀氨溶液、新制的 Cu(OH) 2反應(yīng)的原理各是

2、什么？乙醛與銀氨溶液、 新制的氫氧化銅反應(yīng)成功的關(guān)鍵是什么？各有哪些影響實驗的重要因素？(2) 配制氫氧化銅時，對NaOH溶液和CuSO4溶液的濃度和滴加順序有何要求？ 乙醛與新制的Cu(OH) 2溶液反應(yīng)時，溶液的最佳PH大約為多少？(4) 銀氨溶液如何配制？影響銀氨溶液配制的關(guān)鍵因素是什么？(5) 乙醛與銀氨溶液、 新制氫氧化銅兩個反應(yīng)實驗說明了乙醛的什么性質(zhì)？如何 通過演示實驗來體現(xiàn)說明？2閱讀與資料收集閱讀下列內(nèi)容， 明確實驗?zāi)康呐c要求， 明確實驗成敗的關(guān)鍵， 收集好與本實驗教 學(xué)研究相關(guān)的資料。(1) 本實驗內(nèi)容；(2) 中學(xué)有關(guān)乙醛氧化反應(yīng)的教材內(nèi)容；(3) 本實驗中“參考資料”及

3、有關(guān)文獻。 3實驗研究方案的設(shè)計 在“思考與討論”和“閱讀與資料收集”的基礎(chǔ)上，依據(jù)實驗內(nèi)容和實驗條件，設(shè)計如下實 驗研究的初步方案：(1) 乙醛與銀氨溶液反應(yīng)適宜的硝酸銀濃度探討。 設(shè)計比較質(zhì)量分數(shù)分別為 1%、2%、3% AgNO 3溶液濃度配制的銀氨溶液對 銀鏡反應(yīng)影響的實驗方案。設(shè)計時注意選擇適宜的氨水濃度， 使銀氨溶液的用量和銀鏡反應(yīng)的溫度等其 它條件控制在同一水平， 最好設(shè)計相應(yīng)的表格進行試驗。 設(shè)計實驗方案時還應(yīng)注意反應(yīng)試管 的潔凈、反 應(yīng)時溫度、裝置的要求、 銀鏡生成的時間和質(zhì)量的比較、 注意反應(yīng)后廢物的處理 等設(shè)計。 設(shè)計銀氨溶液的配制方案和配制的要求(2) 乙醛與新制的 C

4、u(OH) 2反應(yīng)適宜的氫氧化銅混合液 PH 、反應(yīng)溫度探討 設(shè)計比較Cu(0H)2混合液PH為9、11、13時，加熱溫度分別為80oC、90oC、 100 oC與乙醛反應(yīng)的實驗。 注意乙醛濃度及用量的選擇 (比較實驗時其它條件控制在同 一水平)，以及反應(yīng)后廢物的處理等設(shè)計。 注意設(shè)計不同PH混合液的配制方案。4實驗教學(xué)研究方案的設(shè)計根據(jù)乙醛氧化反應(yīng)演示實驗的教學(xué)目的， 自選一個(或教師分配) 實驗進行演示 教學(xué)設(shè)計。教案要求以演示技能構(gòu)成要素為線索進行設(shè)計， 將演示技能理論運用于教學(xué) 實際。教案應(yīng)在明確演示實驗的教學(xué)目的： 讓中學(xué)生明確乙醛的還原性， 易被弱氧化劑氧化； 觀察目的：通過觀察銀

5、鏡或紅色物質(zhì)的生成， 說明乙醛具有還原性； 觀察重點的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。通過演示操作、 指引觀察、 引導(dǎo)思考與討論， 讓學(xué)生自己由銀鏡或紅色物質(zhì)生成的實 驗現(xiàn)象通過科學(xué)抽象獲得結(jié)論，理解以上兩個反應(yīng)的過程和乙醛的還原性。上述設(shè)計的實驗研究、實驗教學(xué)研究兩個方案于實驗前交指導(dǎo)教師審閱。二、實驗研究1實驗研究方案的介紹與評析由兩位學(xué)生 （每個實驗一人， 可由教師在審閱學(xué)生實驗研究方案的基礎(chǔ)上， 有目 的、有針對性地指定）分別介紹他們實驗研究方案， 并組織評析。 評析實驗研究方案應(yīng)圍繞 “適宜實驗條件探討”方案是否可行、可操作、簡單、安全、可靠及創(chuàng)意性如何進行，是否 設(shè)計表格進行比較實驗。在討論交流的

6、基礎(chǔ)上，學(xué)生自我調(diào)整研究的初步方案。 2實驗探究學(xué)生按調(diào)整后的實驗研究方案進行實驗探究。乙醛與銀氨溶液反應(yīng)時應(yīng)注意： 反應(yīng)前試管的處理； 銀氨溶液必須隨配隨用， 不 可久置；銀鏡反應(yīng)必須在水浴中加熱；實驗后廢物的處理。乙醛與新制的氫氧化銅反應(yīng)時應(yīng)注意： NaOH 溶液和 CuSO 4溶液的濃度、 用量及 滴加的順序；新制氫氧化銅混合液的PH ;加熱時的溫度。三、實驗教學(xué)研究1演示實驗教學(xué)模擬 由兩位學(xué)生分別用自己探討出的實驗適宜條件分別進行上述兩個演示實驗教學(xué) 模擬（由 教師有目的地指定或由學(xué)生自己報名) 。演示時， 注意演示技能的應(yīng)用及實驗的 成功。通過演示實驗教學(xué)模擬，進一步訓(xùn)練師范生演示

7、實驗的教學(xué)技能。 2演示實驗教學(xué)評議演示實驗教學(xué)評議應(yīng)圍繞演示實驗?zāi)康牡倪_到、 學(xué)生主體作用的發(fā)揮、 實驗的設(shè) 計、演示的效果及其他教學(xué)技能進行。 教師也可針對學(xué)生演示時存在的主要問題進行講 解、示范，并最后給予總結(jié)評定。學(xué)生進行自我完善。四、實驗教學(xué)研究總結(jié) 1教師總結(jié)，布置新的實驗教學(xué)研究任務(wù)。2課后結(jié)合實驗報告要點總結(jié)如下內(nèi)容：(1) 適宜實驗條件研究結(jié)果、實驗成功的關(guān)鍵；(2) 銀鏡溶液的配制技術(shù)；(3) 乙醛銀鏡反應(yīng)的演示教學(xué)要點；(4) 本次實驗的最大收獲。參考資料 以下信息可供你進行研究時參考，你還可以繼續(xù)查詢其它的有關(guān)資料。 1銀氨溶液及其配制 銀氨溶液的主要成分是氫氧化二氨合

8、銀，配制銀氨溶液的主要反應(yīng)是：AgNO 3 + NH 3 H2O = AgOH + NH 4NO 32AgOH = Ag 2O + H 2OAg2O + 4NH 3 + H 2O = 2Ag（NH 3）2OHCH3CH0 + 2Ag（NH 3）2OH CH3C00NH 4 + 2Ag 妊 3NH 3 仟 H 2O氫氧化二氨合銀是一種很弱的氧化劑， 它能將乙醛中的醛基氧化為羧基， 而銀氨 配合物中的銀離子則被還原為單質(zhì)銀， 均勻附著在試管的內(nèi)壁， 形成光亮的銀鏡， 故又 稱為銀鏡反應(yīng)。2銀鏡反應(yīng)實驗應(yīng)注意的問題： 試管必須潔凈、光滑，否則不能使金屬銀均勻附著在試管的內(nèi)壁上形成的銀 鏡，只能生成黑

9、色、疏松的銀的沉淀。為此，可用去污粉、洗液、氫氧化鈉溶液等洗滌 試管，然后 再用蒸餾水沖洗，直至管壁上形成均勻水膜，無水珠或股流出現(xiàn)。 過量的氨水對銀鏡反應(yīng)的影響：配制銀氨溶液時，氨水必須加到最初出現(xiàn)的 沉淀恰好溶解為止。若氨水過量，將會與溶液中的氧化銀（ Ag 2 0 ）結(jié)合，生成易爆炸 的物質(zhì)“雷爆銀（ Ag 3 N ）”，不僅會影響試劑本身的靈敏度，而且加熱時可能發(fā)生爆炸。 有關(guān)反應(yīng)為：3Ag20 + 2NH 3 = 3H 20 + 2Ag 3N2Ag3N = 6Ag + N 2T實踐證明，隨著氨水加入量的增大（指過量），析出銀鏡的時間延長，生成的銀鏡減薄，不光亮， 甚至只能在試管壁上看

10、到少許銀斑， 以至于實驗失敗， 可見過量氨水對 銀鏡反應(yīng)的進行有著阻礙作用。 為什么會出現(xiàn)這種情況呢？有關(guān)資料表明， 在銀氨溶液中起 氧化作用的是Ag（NH 3）2+，它在溶液中發(fā)生電離，生成 Ag +和NH 3。Ag（NH 3）2+ = Ag + + 2NH 3在發(fā)生銀鏡反應(yīng)時，溶液中 Ag +逐漸被消耗，濃度逐漸變小，使得電離平衡向正 方向移動，這樣使銀鏡反應(yīng)得以進行下去。但是，如果溶液中加入過量氨水，相當(dāng)于增 大了產(chǎn)物NH 3的濃度，會使該電離平衡向逆反應(yīng)方向移動，抑制了Ag（NH 3）2+ 的電離 ,從而使得溶液中 Ag+ 濃度相應(yīng)減小 ,導(dǎo)致上述現(xiàn)象的發(fā)生。 銀氨溶液必須隨配隨用，不

11、能久置。如果久置會析出疊氮化銀（ AgN 3）、 氮化銀（Ag3N ）、亞氨基化銀（ Ag 2NH ）等爆炸性沉淀物。這些沉淀物即使用玻璃棒 摩擦也會分 解而發(fā)生猛烈爆炸。因此，實驗結(jié)束時，也應(yīng)及時清理掉過剩的銀氨溶液。 加熱必須在水浴中進行（水浴溫度 80o 左右），不能用酒精燈直接加熱，否 則也有可 能產(chǎn)生疊氮化銀、氮化銀等易爆性物質(zhì)。在水浴加熱過程中，振蕩試管、攪拌溶 液或水浴溫 度過高，都難以得到光亮的銀鏡，而只能得到黑色細粒銀沉淀。 實驗完畢應(yīng)及時將試管內(nèi)的廢液傾去，管內(nèi)壁上的銀鏡可加稀HNO 3 加熱除去（這 一過程需在通風(fēng)櫥中進行），然后用水洗干凈，以免放久發(fā)生爆炸。3.銀鏡反應(yīng)

12、的條件：銀鏡反應(yīng)必須在微堿性溶液中進行，PH值一般應(yīng)控制在9 10，這是因為在堿性溶液中醛的還原能力比在酸性溶液中強； 但不能呈強堿性， 因在 強堿性溶液中加熱銀氨溶液，由于氨的失去，就會形成雷爆銀。同時， PH>11 時，反應(yīng)過 快，產(chǎn)生大量黑色的銀粒沉淀，不易得到銀鏡。4銀氨溶液濃度對銀鏡反應(yīng)的影響如果銀氨溶液的濃度過高， 則反應(yīng)速度太快， 銀的晶核量大。 晶核就不能平緩而 均勻地沉積形成銀鏡，而只能形成結(jié)構(gòu)疏松的海綿狀的黑色銀粒。 為使反應(yīng)能夠成銀鏡， 要求反應(yīng)物的濃度適當(dāng)稀一些。一般情況下，銀氨溶液的濃度在 2%5%范圍內(nèi)為宜，因 而硝酸銀溶液和氨水的濃度不能太高，一般以 2%為

13、宜，最高不超過 5%。5 乙醛的濃度醛類化合物的濃度 （確切地說是醛基的濃度） 是影響銀鏡反應(yīng)的重要因素。 且濃 度越大產(chǎn)生的銀鏡越差。濃度越小生成銀鏡的質(zhì)量越好。乙醛的濃度一般為 40%, 但乙醛溶液放置久了之后容易發(fā)生聚合，生成三聚或多 聚乙醛， 聚合后的乙醛不溶于水，比重較小，浮于上部，使整個乙醛溶液分為兩層，影響 了溶液濃度。為此，乙醛試劑出廠時都加了稀硫酸， 以防止或減少乙醛聚合， 但造成乙醛試劑 呈酸性，且引入了硫酸根離子。此外，乙醛與空氣接觸還能漫漫氧化成乙酸，由于硫酸銀、 醋酸銀均為難溶物，使 Ag+ 濃度降低，造成鍍銀不勻或徹底失敗。在銀氨溶液中加入未經(jīng)處 理的乙醛試劑，馬上

14、出現(xiàn)白色渾濁，就是這種原因。因此在做乙醛的銀鏡反應(yīng)時，對于放置 久了而分層的乙醛在實驗前最好進行除雜處理。 除雜方法：由于乙醛試劑呈酸性，同時混有 CH3COO-、SO4 2-等干擾離子，所以在做銀 鏡反應(yīng)之前，向乙醛試劑中加足量氧化鈣，浸泡 30min 后，取上層清夜即可。 除雜原理： 2H+ + SO 42 -+ CaO = CaSO 4 J + H 2O2CH3COOH + CaO = (CH 3COO)2Ca 匕乙醛試劑中)+ H 2O6如何做好“銀鏡反應(yīng)”如何使“銀鏡反應(yīng)”獲得百分之百成功？除了試管內(nèi)壁刷洗干凈外，再增加一道敏化工序。具體操作為： 上課前先將試管做常規(guī)刷洗， 即以少量

15、去污粉加普通自來水用刷子刷洗試管內(nèi)壁， 再 以自來水沖洗干凈。關(guān)鍵的一步在課內(nèi)進行，將敏化劑倒入試管使玻璃表層敏化， 數(shù)秒后倒掉，再用少 量蒸餾水清洗一次， 以去除殘留的敏化劑。 緊接著， 按課本所述把配好的銀氨溶液倒入經(jīng)敏化處理的試 管，滴加乙醛，在熱水浴中反應(yīng)。 不久，銀光閃閃， 光可鑒人的金屬銀層就能致密牢固地附著在試管上， “銀鏡反應(yīng)”逐告完成。敏化劑的配制及其簡單，取氯化亞錫少許，配成 0.2 %。的氯化亞錫溶液即可。因每次實驗用量極少，實際操作中， 可用牙簽蘸取一點氯化亞錫粉末， 溶于數(shù)十毫升蒸餾水中搖勻后備用， 需要注意的是敏化劑應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用，不能隔夜，否則會失效。實驗證明， 用經(jīng)

16、過敏化劑處理后的試管做 “銀鏡反應(yīng)”成功率可達百分之百，銀面光亮程度不亞于工業(yè)制鏡的水平。7銀鏡反應(yīng)的改進：(1) 不需加熱的銀鏡反應(yīng)。銀鏡反應(yīng)的實驗通常需要加熱，下面介紹兩種不需加 熱且簡 便易行的方法。 在潔凈的試管中加入 1mL 2% 的硝酸銀溶液， 一邊搖動一邊逐滴加入 2% 的稀 氨水，直到產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，然后加入 12滴的乙醛溶液，再加入12滴5% 的 NaOH 溶液，有褐色出現(xiàn)，進行振蕩就會出現(xiàn)光亮的銀鏡。反應(yīng)原理為：NH3H2O + Ag + = AgOH + NH 4+ AgOH + 2NH 3 H2O = Ag (NH 3) 2 + + OH - + 2H 20 2

17、 Ag (NH 3) 2: + +2OH - + CH 3CHO CH3COO- + NH 4+ + 2Ag > 3NH 3 仟H2O 此實驗中最后不加熱而滴加NaOH溶液就是根據(jù)第三個反應(yīng)原理，增大OH-溶液 的濃度，提高反應(yīng)速率使反應(yīng)向生成銀的方向移動。 于一支潔凈的試管中加入 2mL2% 硝酸銀溶液 ,然后加入 1 滴40% 氫氧化鈉溶 液 ,振蕩立即出現(xiàn)白色沉淀 ,隨后又迅速變成褐色沉淀 (這是因為硝酸銀在堿性條件下生成的 白色氫氧化銀沉淀很不穩(wěn)定 ,很快變成棕褐色的氧化銀沉淀 )；邊振蕩邊向試管中滴加 2%的氨 水，直到沉 淀恰好溶解為止，便得銀氨溶液 在另一支潔凈試管中加入

18、0.5mL40% 乙醛溶液，再加入3滴2%硝酸銀溶液， 振蕩 使混合均勻。然后將該混合溶液傾入上述所制備的銀氨溶液中， 振蕩使混合均勻， 靜置， 此時溶液呈無色、透明狀態(tài)， 約過半分鐘，有棕色絮狀沉淀產(chǎn)生。 隨著溶液顏色逐漸加深， 在試管壁上有一層薄霧狀的銀析出，隨即形成均勻明亮的銀鏡，整個實驗過程約需2分鐘即可完成。該方法操作簡便，不需加熱，現(xiàn)象明顯，形成的銀鏡附著均勻，成功率高。(2) 不加乙醛的銀鏡反應(yīng)在強堿性條件下， 銀氨溶液本身也可得到光亮的銀鏡， 無須含醛基化合物。 銀氨 溶液存在如下平衡：2 Ag (NH 3)2 + + 20H - = Ag 2O + 4NH 3 仟 H 2O該

19、平衡在強堿性和加熱(氨揮發(fā))條件下，都有利于 Ag20的生成，而Ag20易分解形成銀鏡。具體操作為： 在一支潔凈的試管中加入 2mL2% 的硝酸銀溶液， 然后逐滴滴入 2% 的稀氨水，直至產(chǎn)生的氧化銀剛好溶解，然后加入 1滴40% 的氫氧化鈉溶液，加熱，大 約2分鐘左 右便可得到均勻、光亮的銀鏡。8乙醛與新制的 Cu(OH) 2反應(yīng)成敗關(guān)鍵：乙醛還原 Cu(OH) 2是高中化學(xué)的一個重要實驗， 顯示的是乙醛的還原性。 但按書 上的方案進行實驗， 往往看不到有磚紅色沉淀生成， 看到的卻是一種黃褐色渾濁， 它與Cu20的外觀性質(zhì)相差甚遠。經(jīng)過很多人研究，指出：堿性強弱及CUS04濃度和用量，乙醛的

20、濃度和用量都會影響實驗結(jié)果。 乙醛在強堿條件下， 若乙醛高濃度易發(fā)生乙醛的羥醛縮 合，反應(yīng)方程式為：由此可見，適當(dāng)增大CuS04的濃度，可阻止羥醛縮合。要保證Cu2+轉(zhuǎn)化成Cu +關(guān)鍵是溶液的pH。根據(jù)CU2+和Cu+的相互轉(zhuǎn)化的電勢圖E (V)Ph = 0( 酸性)： Cu2+ Cu+ CuE (V)pH = 14( 堿性)： Cu(0H) 2 Cu20 Cu由上面電勢圖可知，在酸性條件下 E 右0>E左0，因而處于中間價態(tài)的物質(zhì)Cu+會歧化為Cu2+和Cu:2Cu+ = Cu + Cu 2+在堿性條件下， E 右0<E 左 0，所以處于中間價態(tài)的物質(zhì) Cu2O 在堿性條件下能穩(wěn)定存在。 對堿性不同，實驗現(xiàn)象不同：(1) 向過量的 NaOH 溶液中滴入少量的 CuSO 4溶液