氫氧化銅檢驗(yàn)醛基最佳條件的探究

郭彥青 龐云 喬金鎖

摘要： 旨在探究氫氧化銅與乙醛反應(yīng)后，能觀察到理想的磚紅色沉淀的最佳實(shí)驗(yàn)條件。采用控制變量法，探究六個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果顯示： 該實(shí)驗(yàn)氫氧化鈉溶液的最佳濃度為8%～12%;硫酸銅溶液的最佳濃度為2%～3%;當(dāng)氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液的濃度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，只要滴加合適的體積量，也可產(chǎn)生效果較好的磚紅色沉淀;氫氧化銅可以是新制或配制后放置60min以內(nèi)的;氫氧化鈉溶液盡量采用配制后不超過(guò)20天的;氧化亞銅的紅色隨氫氧化鈉濃度的增大有加深的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞： 檢驗(yàn)醛基; 新制氫氧化銅; 紅色沉淀; 實(shí)驗(yàn)條件探究 ? ?文章編號(hào)： 10056629（2019）6007904??????中圖分類號(hào)： G6338??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1?引言

人教版《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》（選修5）中，實(shí)驗(yàn)36用新制氫氧化銅與乙醛反應(yīng)生成紅色氧化亞銅檢驗(yàn)醛基，是一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)。一些化學(xué)教師反映，按照教科書中操作方法，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常現(xiàn)象。為了使該實(shí)驗(yàn)具有可操作性，獲得更明確的現(xiàn)象和準(zhǔn)確的結(jié)果，不少教師對(duì)其進(jìn)行了探索與改進(jìn)。朱華英和劉懷樂(lè)[1]的實(shí)驗(yàn)證明，檢驗(yàn)醛基用新制氫氧化銅，教材所提供試劑的濃度、用量是沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義的。實(shí)際檢驗(yàn)醛基、鑒別醛酮，只需未知液與強(qiáng)堿性銅鹽溶液混合加熱即可;楊曉東[2]研究后認(rèn)為，必須保證溶液的堿性，才能使反應(yīng)順利進(jìn)行;全微雷等[3]的研究證明，隨著反應(yīng)體系加入氫氧化鈉濃度的升高，氧化亞銅所呈現(xiàn)的顏色由淺黃色變?yōu)樯罴t色;陳廷俊[4]研究后認(rèn)為，乙醛在強(qiáng)堿性條件下還原新制氫氧化銅，同時(shí)會(huì)發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，增大硫酸銅溶液濃度可以抑制羥醛縮合反應(yīng)，但加熱時(shí)會(huì)生成黑色氧化銅。孫重陽(yáng)等[5]認(rèn)為，該實(shí)驗(yàn)要順利進(jìn)行，必須使用新制氫氧化銅并應(yīng)有合適的溫度;李紹庭等[6]研究顯示，采用2mL 50%的氫氧化鈉溶液替代10%的氫氧化鈉溶液，在熱水浴作用下可以看到理想的紅色沉淀;尹靜和丁偉[7]提出，實(shí)驗(yàn)需控制溫度在85～90℃之間并采用水浴加熱的方式，且乙醛的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是3%;陸燕海等[8]實(shí)驗(yàn)證明，該反應(yīng)的快慢受氫氧化鈉溶液濃度大小的控制;石效勇等[9]認(rèn)為，反應(yīng)中產(chǎn)生的黃色聚合物干擾對(duì)氧化亞銅沉淀顏色的觀察，應(yīng)該用50%的乙醇將沉淀洗滌后再觀察。以上文獻(xiàn)中僅圍繞影響氫氧化銅與乙醛反應(yīng)的一個(gè)或兩個(gè)因素進(jìn)行研究，并未全面地總結(jié)出氫氧化銅與乙醛反應(yīng)的最佳條件。為此，我們以教科書中原有試劑濃度作參考，通過(guò)改變氫氧化鈉溶液濃度、改變硫酸銅溶液濃度，同時(shí)改變氫氧化鈉溶液濃度和體積、改變硫酸銅溶液濃度和體積、采用新制與配制后放置一定時(shí)間的氫氧化銅溶液、新制與配制后放置一定時(shí)間的氫氧化鈉溶液等六個(gè)方面對(duì)氫氧化銅與乙醛反應(yīng)進(jìn)行較全面系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，試圖找到氫氧化銅檢驗(yàn)醛基的最佳實(shí)驗(yàn)條件。

2?實(shí)驗(yàn)部分

1?實(shí)驗(yàn)用品

儀器與材料： 托盤天平、酒精燈、漏斗、鐵架臺(tái)、燒杯、玻璃棒、滴管、試管、試管夾、量筒、藥匙、濾紙

試劑： 氫氧化鈉溶液（1%、 3%、 5%、 7%、 8%、 10%、 12%、 15%、 20%、 25%、 30%）、硫酸銅溶液（1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 8%）、乙醛（40%）、乙醇（50%）、蒸餾水

2?實(shí)驗(yàn)探究

氫氧化鈉溶液濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在潔凈并貼有1%、 3%、 5%、 7%、 8%、 10%、 12%、 15%、 20%、 25%、 30%標(biāo)簽的試管里，分別加入對(duì)應(yīng)濃度的氫氧化鈉溶液20mL，然后分別滴加2%硫酸銅溶液5滴，再分別加入乙醛05mL，先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見(jiàn)表1）。

結(jié)果表明，在20mL氫氧化鈉溶液中，滴加5滴2%的硫酸銅溶液，05mL 40%的乙醛，當(dāng)氫氧化鈉溶液濃度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，都會(huì)影響沉淀的產(chǎn)生量和沉淀的顏色。氫氧化鈉溶液的最佳濃度范圍是8%～12%，且氫氧化鈉溶液濃度越大，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)所需時(shí)間越短。

硫酸銅溶液濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在潔凈并貼有1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 8%標(biāo)簽的試管里分別滴加10%氫氧化鈉溶液20mL，然后分別滴加1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 8%硫酸銅溶液5滴，再分別加入乙醛05mL，先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見(jiàn)表2）。

結(jié)果表明，在5滴硫酸銅溶液中，加入20mL 10%氫氧化鈉溶液，05mL 40%乙醛，當(dāng)硫酸銅溶液的濃度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，都會(huì)影響沉淀的產(chǎn)生量和沉淀的顏色。硫酸銅溶液的最佳濃度范圍是2%～3%，且硫酸銅溶液濃度越大，反應(yīng)速率越慢，反應(yīng)所需時(shí)間越長(zhǎng)。

氫氧化鈉溶液濃度、體積對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在潔凈并貼有5%、 7%、 10%、 15%、 20%標(biāo)簽的試管里，分別滴加2%硫酸銅溶液5滴，再分別加入乙醛05mL，探究應(yīng)該滴入5%、 7%、 10%、 15%、 20%氫氧化鈉溶液適宜的體積量。先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見(jiàn)表3）。

結(jié)果表明，對(duì)比最佳濃度10%的氫氧化鈉溶液反應(yīng)后產(chǎn)生的磚紅色沉淀，當(dāng)使用濃度小的氫氧化鈉溶液時(shí)，要獲得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可適當(dāng)增大氫氧化鈉溶液的體積量;當(dāng)使用濃度大的氫氧化鈉溶液時(shí)，要獲得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可適當(dāng)減小氫氧化鈉溶液的體積量。氫氧化鈉濃度增大，氧化亞銅的顏色有紅色加深的趨勢(shì)。

硫酸銅溶液濃度、體積對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在潔凈并貼有1%、 2%、 4%、 6%標(biāo)簽的試管里，分別加入10%氫氧化鈉溶液20mL，再分別加入乙醛05mL，探究應(yīng)該加入1%、 2%、 4%、 6%硫酸銅溶液適宜的體積量。先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見(jiàn)表4）。

濾后濾紙上的沉淀物磚紅色沉淀磚紅色沉淀磚紅色沉淀磚紅色沉淀??結(jié)果表明，對(duì)比最佳濃度2%的硫酸銅溶液反應(yīng)后產(chǎn)生的磚紅色沉淀，當(dāng)使用濃度小的硫酸銅溶液時(shí)，要獲得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可適當(dāng)增大硫酸銅溶液的體積量;當(dāng)使用濃度大的硫酸銅溶液時(shí)，要獲得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可適當(dāng)減小硫酸銅溶液的體積量。

新制氫氧化銅試液存放時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在貼有新制、20min、 30min、 40min、 50min、 1h標(biāo)簽的潔凈試管里，分別加入10%氫氧化鈉溶液20mL，分別滴加2%硫酸銅溶液5滴，然后分別按新制、靜置20min、 30min、 40min、 50min、 1h各時(shí)間點(diǎn)加入乙醛05mL，先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)無(wú)論采用新制還是存放一段時(shí)間的氫氧化銅，均可以產(chǎn)生效果較好的磚紅色沉淀，且隨著放置時(shí)間的增加，反應(yīng)速率、反應(yīng)所需時(shí)間基本保持不變，磚紅色沉淀量逐漸增多，至1h后不再增加。

新制氫氧化鈉試液存放時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響

在6支潔凈的試管里分別滴加8%新制、5天、10天、20天、30天、70天的氫氧化鈉溶液20mL，然后分別滴加2%硫酸銅溶液5滴，再分別滴入乙醛05mL，先后用試管夾夾住試管，在酒精燈火焰上加熱液體，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然后分別用10%、 12%的氫氧化鈉溶液替換8%的氫氧化鈉溶液，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。過(guò)濾以上氫氧化鈉溶液，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示： 氫氧化鈉溶液是否過(guò)濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的。即8%、 10%、 12%的氫氧化鈉溶液，在配制好后20天內(nèi)使用，反應(yīng)所生成的沉淀都是紅色，實(shí)驗(yàn)效果很好;8%、 10%、 12%的氫氧化鈉溶液隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)（30、70天），反應(yīng)所生成的沉淀顏色逐漸偏離紅色，實(shí)驗(yàn)效果逐漸變差。

3?結(jié)論與討論

實(shí)驗(yàn)證明，氫氧化銅檢驗(yàn)醛基的最佳條件是： 氫氧化鈉溶液濃度是8%～12%;硫酸銅溶液濃度是2%～3%;當(dāng)氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液的濃度過(guò)大或過(guò)小時(shí)，只要滴加合適的體積量，也可產(chǎn)生效果較好的紅色沉淀;氫氧化銅新制與配制后放置60分鐘內(nèi)都可以;氫氧化鈉溶液盡量采用配制后不超過(guò)20天的，這樣可以有效避免實(shí)驗(yàn)得到紅黃色沉淀;氧化亞銅的紅色隨氫氧化鈉濃度的增大有加深的趨勢(shì)。氫氧化鈉溶液是否過(guò)濾對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。

需要注意的是，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的黃色聚合物嚴(yán)重干擾對(duì)氧化亞銅紅色沉淀顏色的觀察，所以，把反應(yīng)后獲得的沉淀用50%的乙醇洗滌后，在濾紙上觀察，效果會(huì)更好些。即使在過(guò)濾過(guò)程中用50%的乙醇洗滌沉淀后仍可能存在部分黃色聚合物，因?yàn)樵诹栏珊蟮臑V紙上，可觀察到有明顯的黃色聚合物滲入濾紙，這種黃色物質(zhì)存在于試管的液體中，會(huì)影響看到的氧化亞銅沉淀的顏色。本文表格中所記錄的濾紙上的沉淀物顏色，都是經(jīng)過(guò)50%的乙醇洗滌后觀察到的現(xiàn)象。

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