乙醇催化氧化实验的改进(1) 乙醇的催化氧化实验

  乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验,是学习乙醇重要性质的传统实验。笔者利用酸性KMnO�4滤纸遇乙醛变色的明显的视觉现象,来代替闻气味的方法判定有乙醛生成,实验效果很好。
  1 问题的分析
  通过查阅文献,可知乙醇和乙醛都可以被酸性KMnO�4氧化,但二者还原性强弱程度不同[1]。笔者设计了2组实验对此进行验证(实验均在通风橱内操作)。
  (1)乙醇和乙醛还原性强弱程度的比较
  向两支试管(编号为A和B)中各加入3 mL无水乙醇,将螺旋铜丝在酒精灯上烧至红热后插入试管A中,反复多次后,用脱脂棉堵住A和B的试管口。经过上述操作后,试管A中的物质是乙醛与少量乙醇的混合物(由于无水乙醛毒性大,本实验没有直接取用无水乙醛进行实验)。取4张滤纸片(编号为1、2、3、4)分别放在四个表面皿中,在每张滤纸片中央各滴加1滴0.05 mol/L酸性KMnO�4。然后向1号滤纸片中央滴加1滴液态无水乙醇,从试管A中取出1滴溶液滴在2号滤纸片中央。记录酸性KMnO�4遇液态乙醇和液态乙醛与乙醇的混合物时,由紫色变成棕色所需时间,结果见表1。将试管B在80℃水浴中加热制得乙醇蒸气,在试管B管口盖上3号滤纸片。将试管A在40℃水浴中进行加热,使其中产生乙醛蒸气(由于试管A水浴加热温度低于乙醇沸点,故A试管中只有乙醛蒸气溢出),迅速在试管B管口盖上4号滤纸片。记录酸性KMnO�4遇乙醇蒸气和乙醛蒸气变色的时间,结果见表2。
  由表1可知,同样是与酸性KMnO�4反应,乙醛与乙醇的混合物比纯净的乙醇反应速率快,说明乙醛有较强的还原性。由表2可知乙醛蒸气与酸性KMnO�4反应速率比乙醇蒸气快很多。因此,上述实验表明:无论是液态乙醛还是气态乙醛都比相应状态下的乙醇的还原性强。
  (2)乙醇和乙醇催化氧化产物还原性强弱程度的对照试验
  取0.05 mol/L酸性KMnO�4 1 mL,稀释10倍。向C、D两支试管中各加入3 mL无水乙醇。将螺旋铜丝在酒精灯上烧至红热后插入试管C中,取出铜丝,迅速用脱脂棉将两支试管的管口堵住。冷却C试管至室温后,向C、D两试管中各滴加1滴酸性KMnO�4,观察并记录现象,实验结果见表3。
  2.3 实验步骤及现象
  实验步骤:
  (1)将细铜丝一端在玻璃棒上绕成螺旋状,取下铜丝后,将其与试管高度进行对比,在与试管口等高处绕1个小圈(以免滤纸片滑落)。
  (2)量取1 mL 0.05 mol/L KMnO�4滴加1滴3 mol/L H�2SO�4配成酸性KMnO�4试剂。剪1个比试管口稍大的圆形滤纸片,在其中心位置用细铜丝穿1个小孔后放在表面皿中,在滤纸的中央滴加1滴酸性KMnO�4试剂。
  (3)量取3 mL无水乙醇于小试管中。
  (4)将酸性KMnO�4滤纸片穿在细铜丝上方。用试管夹夹住细铜丝在酒精灯上烧至红热,迅速插入乙醇中,观察滤纸片颜色的变化。
  实验现象:10 s钟后试管上方滤纸片由紫色变为棕色。
  3 实验评价
  本实验改进的优点:在教材原实验的基础上增加了酸性KMnO�4滤纸片,采用视觉代替嗅觉的方式,将乙醛的鉴定改“闻”为“看”;教材实验中的细铜丝需要“加热―插入乙醇―加热”反复操作,而本改进实验只需要将铜丝加热后迅速插入乙醇中,10 s左右就有明显现象,无需反复操作。
  
  参考文献
  
  [1] 索福喜.化学教学,1996,(9):44
  [2] 刘建英.长治学院学报,2005,22(2):79-80
  

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