影響濃硫酸與纖維素反應結果的因素

沈明祥

（浙江省臨安中學浙江臨安311300）

影響濃硫酸與纖維素反應結果的因素

沈明祥

（浙江省臨安中學浙江臨安311300）

高中化學學到濃硫酸的時候,同學們都動手做過一個有趣的小實驗：用潔凈的玻璃棒蘸取少許稀硫酸在白紙上寫個字,觀察不到明顯的現象,接著把白紙放在酒精燈火焰的側面,利用余熱烘干字跡,發現涂有硫酸溶液的位置逐漸變黑。老師告訴大家,硫酸是難揮發性酸,當加熱水分蒸發,稀硫酸逐漸變成了濃硫酸。濃硫酸按水的組成比,奪取某些有機物（例如纖維素)中的氫、氧原子形成水分子,這就是濃硫酸的脫水性。

學到有機化學的糖類部分時,同學們又會做另一個實驗：把一小團棉花或幾小片濾紙放入試管中,加入幾滴90%的濃硫酸,用玻璃棒把棉花或濾紙搗成糊狀。小火微熱,溶液逐漸變成亮棕色。稍冷,滴入3滴CuSO4溶液,并加入過量NaOH溶液使溶液中和至出現Cu（OH)2沉淀。加熱煮沸,可以看到有紅色Cu2O沉淀生成,這說明纖維素在濃硫酸的作用下水解生成了具有還原性的物質——葡萄糖。

聯系上述兩個實驗,同學們有沒有發現,同樣是在濃硫酸的作用下,有時候纖維素發生了脫水炭化,有時候卻是水解反應,為什么有這樣的差別呢？其中的原因值得我們卻探究。

為控制實驗條件,筆者做了以下兩個實驗：

【實驗一】從一張圓形濾紙中剪下2cm×5cm的條形紙片2張,分別放在表面皿中用濃硫酸潤濕,將兩個表面皿置于50℃和10℃的兩個恒溫器中。在50℃的恒溫器中,可以觀察到濾紙條迅速炭化；在10℃的恒溫器中,可以觀察濾紙條先變得微黃,然后慢慢得變得透明,20min左右形成水樣液體。

【實驗二】在20℃的室溫條件下完成本實驗。從圓形濾紙中剪出若干2cm×3cm的條形紙片,取兩個相同的小燒杯,都加入5mL濃硫酸,向其中一只燒杯中放入一條濾紙；向另一只燒杯中放入10條濾紙,并用潔凈的玻璃棒微壓濾紙,使其與濃硫酸充分浸潤,各覆蓋一只培養皿后靜置。靜置30分鐘后,可觀察到一條濾紙的小燒杯中呈微黃透明的液體,移開培養皿未聞到明顯的異味；而10條濾紙的小燒杯中呈黑色濃稠狀物質,移開培養皿后可聞到有刺激性氣味。

從以上兩個實驗的結論表明：

濃硫酸滴到濾紙上,同時發生了兩個反應——水解反應和脫水反應,何者占優勢需要看實驗條件。當反應中產生的熱量能得到及時的散失,則主要發生水解反應；若集聚的熱量很多或不能及時散失,則基本上是發生脫水反應了。

1008-0546（2011）04-0074-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2011.04.037