【浅谈课本中乙醇催化氧化实验的改进】乙醇的催化氧化

  摘要:在现在鲁科版化学实验的基础上,对于其他关于乙醇在铜或银作催化剂的条件下与氧气发生催化氧化反应装置的研究与分析。   关键词:催化;装置;改进   一、问题的产生
  普通高中化学鲁科版关于介绍乙醇的催化氧化实验比较简单,也很直观,教材安排的实验操作是:向试管里注入约2 ml无水乙醇,取一根光洁的铜丝绕成螺旋状,放在酒精灯外焰上加热,然后伸入无水乙醇中,反复几次。观察铜丝的变化并闻液体的气味。
  但是在实验的演示操作中有几个缺点:
  1.可观察性不强,只能观察到铜丝的颜色变化。
  2.闻的方法虽然能感觉到气味,且乙醇本身强烈的气味对闻乙醛气味造成干扰,严重影响了实验的可信度。所以不能确定产物一定是乙醛。
  3.实验操作,比如把弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热,待铜丝变黑后就立即把它插入盛有约2ml乙醇的试管里,反复操作几次,这样有点麻烦。
   4.不利于环境保护,我们知道,产物是乙醛,具有刺激性气味,对人的身体健康有危害。
   二、问题的解决
   基于以上几点我认为乙醇的催化氧化实验可做如下改进,以便更合理,如下图所示(图中铁架台装置已略去,粗黑线表示乳胶管)
  下面我来分析一下:
  由图可见,用气球的主要目的是鼓入所需的空气即氧气,甲中盛装的液体是乙醇,气球鼓入的空气与乙醇的液体充分混合,这还不行,必须把乙醇液体变为气体,因此在甲装置下边用水略加热。目的是使乙醇快速地变成乙醇蒸气。
   乙处主要是铜丝(镀银)主要是起催化作用,当然乙应该先加热待丝变成黑色后(约一分钟时间)再挤压气球,鼓入空气,这时乙醇蒸气与空气中的氧气在铜丝处(乙处)开始发生化学反应。当然,乙醇的催化氧化反应是放热反应。对于这个实验,乙处的酒精灯可持续加热,也可撤去,如果撤去必须控制鼓入空气的速度,如果控制好鼓入空气的速度,能保证催化氧化反应所需的氧气量,那么反应放出的热量就足够保证这个反应正常进行。
   那么,怎样控制鼓入气体的速度呢,我们可以借助甲中乙醇溶液中的气体在单位时间内的个数,所以这个反应比较容易操作,但如果对控制鼓入气体的速度过慢,则该化学反应不能正常进行,放出的热量就不能维持正常的化学反应,此时如果撤去乙处的酒精灯,这个反应就停止了,实验就失败了,如果鼓入的气体速度太快,反而把产生的热量带走了,而且乙处又没有酒精灯加热提供热量,造成反应停止,因此控制速度较重要。
   环保意识较强,乙醛蒸气属于有毒气体,如果排放到空气中则会造成空气污染,如果用水吸收产物,则把戊装置接在乙、丙之间,若产物不用水吸收而直接冷却,则把试管放在冰水混合物中即可。
  由此可见,课本上的实验简单、直观。但经改进,也还是较合情合理,且具有创新性,同时对于学生能力的培养有较大的作用。
  参考文献:
  [1]孙宗耀.中学化学实验教学.内蒙古人民出版社.
  [2]中学化学教学参考.陕西师范大学出版社.
  [3]王磊,胡久华.“化学必修教与学”、“化学选修教与学”.北京出版社.
  (作者单位 安徽省宿州市灵璧县渔沟中学)

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