乙醇催化氧化實驗的創(chuàng)新設(shè)計

一、問題的提出人教版化學(xué)必修第二冊中，乙醇催化氧化實驗的做法是：將下端呈螺旋狀的銅絲在酒精燈上灼燒，銅絲紅熱變黑后插入裝有無水乙醇的試管中，反復(fù)幾次，通過觀察銅絲顏色的變化說明銅是催化劑，通過聞試管中液體有刺激性氣味證明產(chǎn)物是乙醛。該實驗雖然簡易可行，但也存在如下問題：1.通過聞氣味的方法確定產(chǎn)物是乙醛，這個說服力不夠強(qiáng)，因為無水乙醇的揮發(fā)性很強(qiáng)，乙醇的氣味會帶來干擾。2.銅絲從酒精燈移到試管內(nèi)過程中散熱降溫，且乙醇是液體溫度低，反應(yīng)生成的乙醛量很少，需要反復(fù)多次才能聞到一點乙醛的氣味。3.乙醇的催化氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，這在一些習(xí)題書上已經(jīng)出現(xiàn)過，但課本實驗中沒有顯現(xiàn)。4.未能有效檢驗乙醇氧化后生成的乙醛。二、乙醇催化氧化實驗的創(chuàng)新設(shè)計筆者認(rèn)為，決定該實驗成功的關(guān)鍵是反應(yīng)溫度，在較高的溫度下，乙醇的催化氧化反應(yīng)會更快，生成的乙醛量會更多。所以，筆者試著讓乙醇?xì)怏w在灼燒至紅熱的銅絲表面氧化，取得了很好的實驗效果，具體的創(chuàng)新實驗如下。1.主要實驗用品無水乙醇、希夫試劑、10％NaOH溶液、5%CuSO4溶液、2%氨水、2%AgNO3溶液、1mol/LNaOH溶液；粗銅絲（下端螺旋狀）、錐形瓶、吸濾瓶、水槽、燒杯、橡膠塞、玻璃導(dǎo)管、橡皮管、醫(yī)用雙連球、濾紙條、酒精燈。2.實驗過程與現(xiàn)象（1）實驗1：如圖1所示，在錐形瓶中加入適量的熱無水乙醇，或?qū)⑹⒂袩o水乙醇的錐形瓶放入熱水中浸泡一會，使瓶內(nèi)乙醇揮發(fā)產(chǎn)生較多的乙醇?xì)怏w。取1根下端呈螺旋狀的紅色銅絲在酒精燈火焰上灼燒至火紅色，迅速伸入錐形瓶內(nèi)的中下方處，注意不要將銅絲插入乙醇中，可看到灼熱的銅絲離開火焰后逐漸變?yōu)楹谏?，但進(jìn)入錐形瓶中下部后，迅速由黑色變回到光亮的紅色，再將銅絲拉升到錐形瓶口附近，可看到銅絲又呈火紅色（略帶黑色），證明乙醇在銅催化下與氧氣反應(yīng)放熱。將銅絲在錐形瓶口和中下方之間反復(fù)來回移動幾次，可看到銅絲表面的顏色也重復(fù)著變化，接著把蘸有希夫試劑的濾紙條放在錐形瓶口，可看到濾紙條表面很快變?yōu)樽霞t色，同時可聞到刺激性氣味，證明有乙醛氣體產(chǎn)生。（2）實驗2：取2支試管，向其中1支試管中加入2mL10%NaOH溶液，滴加4滴5%CuSO4溶液，得到新制的深藍(lán)色Cu（OH）2；向另1支試管中加入0.5mL2%AgNO3溶液，然后邊振蕩邊滴加2%氨水，直到產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，得到銀氨溶液，再滴加1滴1mol/LNaOH溶液，反復(fù)搖勻，盡可能使試管壁濕潤。①按圖2裝置所示裝配好儀器，試管中裝有以上銀氨溶液，往燒杯中倒入熱水，取下錐形瓶上插有銅絲的橡膠塞，將下端的螺旋狀銅絲在酒精燈火焰上灼燒至火紅色，然后迅速將橡膠塞塞回到錐形瓶上，并立即用雙連球緩緩鼓入空氣，很快可看到盛有銀氨溶液的試管壁上產(chǎn)生亮黑色的銀鏡，證明有乙醛氣體生成。②用裝有以上新制Cu（OH）2的試管替換有銀氨溶液的試管，重復(fù)步驟①的操作，1min后可看到新制的Cu（OH）2慢慢變成綠色。將試管取出，置于酒精燈火焰上加熱，可看到有磚紅色沉淀產(chǎn)生，同樣證明有乙醛氣體生成。3.實驗注意事項（1）在實驗1中，錐形瓶中無水酒精的溫度在60℃左右效果較好。（2）在實驗2中，用雙連球鼓氣要緩緩進(jìn)行，否則過多的乙醇?xì)怏w會降低銅絲的溫度，從而導(dǎo)致反應(yīng)變慢。（3）銀氨溶液中加點稀堿溶液可增強(qiáng)它的還原性。（4）若現(xiàn)象不夠明顯，可將銅絲重新加熱后再操作，使產(chǎn)生足夠多的乙醛氣體。4.實驗優(yōu)點（1）裝置簡單，操作簡便，可重復(fù)操作，現(xiàn)象明顯，成功率高。（2）增加