甲醛斐林反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究

李花，張愛菊

摘要：方法：對影響甲醛與斐林試劑反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析。結(jié)論：pH>14，斐林試劑甲與斐林試劑乙體積比不超過1∶1，水浴加熱80℃以上，有單質(zhì)銅生成；不同溫度下，甲醛反應(yīng)機(jī)理不同。

關(guān)鍵詞：甲醛；斐林反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）37-0233-01

全國高等職業(yè)技術(shù)教育衛(wèi)生部規(guī)劃教材《化學(xué)》醛和酮章節(jié)中提到：可用斐林試劑鑒別脂肪醛和芳香醛，甲醛因其還原性強(qiáng)，試管內(nèi)壁有銅鏡出現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，甲醛斐林反應(yīng)現(xiàn)象復(fù)雜。為此筆者在不同水浴溫度下，完成一系列對比實(shí)驗(yàn)，通過研究來解決傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中的一些疑惑，并讓斐林試劑賦予甲醛更為廣闊的用途。

一、試劑制備

斐林試劑甲：將34.6 g CuSO■.5H■O溶于200mL水中，用0.5mL濃硫酸酸化，再用水稀釋到500mL待用。

斐林試劑乙：取173g酒石酸鉀鈉KNaC■H■O■.4H■O，50g NaOH固體溶于400mL水中，再稀釋到500mL，用精制石棉過濾。

二、對比實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.用量影響實(shí)驗(yàn)。改變斐林試劑甲和斐林試劑乙用量，各加20滴（約1mL）40%甲醛，在80℃和100℃水浴中完成對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.固體溶解實(shí)驗(yàn)。用吸管吸除試管中的上層清液，將紅色固體殘留物分為三份，依次加入稀鹽酸、稀硝酸、濃氨水，進(jìn)行溶解性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

三、現(xiàn)象分析

由表1可知，無論是在80℃還是100℃水浴溫度下，甲醛均可與斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生紅色沉淀或紅色附著物，在斐林試劑甲偏少的情況下，現(xiàn)象更為明顯。沉淀溶解實(shí)驗(yàn)告訴我們，該紅色固體為單質(zhì)銅而非氧化亞銅，因?yàn)檠趸瘉嗐~易溶于鹽酸，繼而發(fā)生歧化反應(yīng)；氧化亞銅能溶于氨水，形成無色的[Cu（NH■）■]■，瞬間被氧化為藍(lán)色的[Cu（NH■）■]■。這源于甲醛的強(qiáng)還原性，HCHO+2OH■-2e■=HCOOH+H■O，φ？苓HCOOH/HCHO= 0.13V，電極電勢越小，電對還原型的還原性越強(qiáng)。從能斯特方程來看：

φ■=φ■■+0.02958lg■

在強(qiáng)堿性環(huán)境下，[OH-]增大，電極電勢變小，還原型的還原性增強(qiáng)，甲醛完全有能力將Cu■還原為Cu（φ■■= 0.34V）。此外，當(dāng)pH>13時(shí)，Cu（OH）■水溶性增強(qiáng)，所有反應(yīng)在均相狀態(tài)下進(jìn)行，接觸面增加，反應(yīng)速度、深度均增強(qiáng)。

100℃水浴中，有氣體產(chǎn)生，該氣體不能使石灰水變渾濁，點(diǎn)燃有爆鳴聲，從而說明甲醛氧化產(chǎn)物是一氧化碳而非甲酸。而在80℃水浴中，反應(yīng)平穩(wěn)，無氣體產(chǎn)生。由此推斷，不同溫度下，甲醛斐林反應(yīng)機(jī)理不同，在80℃時(shí)，甲醛等同于一元醛，產(chǎn)物為甲酸，升溫100℃時(shí)，甲醛等同于二元醛，產(chǎn)物為一氧化碳。

僅有斐林試劑乙時(shí)，不存在Cu（OH）■，但溶液為強(qiáng)堿性，pH>14，升溫至100℃，甲醛初步聚合形成三聚甲醛，所以溶液呈黃色，方程見下：

我們將甲醛與等量氫氧化鈉混合，100℃水浴加熱10分鐘，得到同一現(xiàn)象，由此進(jìn)一步證實(shí)該黃色物質(zhì)為甲醛聚合物，與斐林試劑乙中的酒石酸鉀鈉無關(guān)。

四、結(jié)論

1.在強(qiáng)堿性環(huán)境下（pH>14），只要保持斐林試劑甲與斐林試劑乙體積比不超過1∶1，加入甲醛的體積量基本相等，水浴溫度在80℃以上，使反應(yīng)物達(dá)到充分混合，有利于紅色固體的生成。

2.80℃水浴加熱，甲醛斐林反應(yīng)現(xiàn)象明顯，有單質(zhì)銅生成，反應(yīng)方程為：HCHO+Cu（OH）■=HCOOH+Cu+H■O

3.100℃水浴加熱，甲醛與斐林試劑反應(yīng)有大量單質(zhì)銅生成，部分形成銅鏡，反應(yīng)方程為：HCHO+Cu（OH）■=Cu+CO↑+2H■O

4.在特定條件下，斐林試劑可作為甲醛專用鑒別試劑。水浴加熱到100℃，特征現(xiàn)象為銅鏡，同時(shí)產(chǎn)生爆鳴性氣體。

參考文獻(xiàn)：

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