基于綠色化學的乙醇催化氧化創新實驗教學設計

劉海毅 高 靚

（1.江西省贛州市第三中學 江西 贛州 341000；2.贛州師范高等專科學校 江西 贛州 341000）

乙醇催化氧化的實驗是人教版必修第二冊第七章第三節中的重要內容。［1］本實驗作為教學的重要輔助手段，意在強化學生的直觀感受，加深對催化氧化原理的理解。

一、問題的提出

教材實驗：“向一支試管中加入3 mL～5 mL乙醇，取一根10 cm～15 cm 長的銅絲，將下端繞成螺旋狀并在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復幾次。注意觀察反應現象，小心聞試管中液體產生的氣味。”在化學必修二實驗教學中，本實驗是通過觀察銅絲前后的變化以及嗅聞氣味達到對產物的檢驗。［1］但這種方法存在一定的不足：

1.由于實驗中銅絲用量及反應限度，產生的乙醛較少，而乙醇易揮發，乙醛的氣味很容易被掩蓋，［2］現象不明顯；

2.僅通過嗅聞方法檢驗乙醛，依據不充分；［3］

3.學生實驗中，由于酒精燈需對銅絲反復加熱，使整個實驗過程充斥在酒精及乙醛刺鼻的氣味中，實驗感受較差，不符合實驗安全和綠色化學的要求。［4］

二、實驗的創新

（一）創新思路

創新實驗立足于教材經典實驗，按照教材中學生分組要求，從加熱裝置和乙醇的鼓入裝置出發，從生產生活選材，盡可能地降低反應成本，減少乙醇的用量。生活中隨處可見的電加熱、小兒霧化瓶為實驗創新提供了最初的靈感。

（二）創新實驗

1.實驗儀器的選擇

選取玻璃Y型管作反應器，將銅絲纏繞在廉價的電加熱管，插入Y型管中，Y型管一端通過橡皮塞連接生活常用的噴霧瓶，另一端通過洗耳球鼓入空氣（見圖1）。

圖1 實驗裝置圖

2.實驗裝置圖

3.實驗過程創新

（1）接通電源，加熱約30秒，銅絲變黑，關閉電源，用電加熱管的余熱持續對銅絲加熱。

（2）用噴霧瓶鼓入霧化乙醇，黑色氧化銅被乙醇還原，觀察到銅絲立刻由黑變紅。

（3）用洗耳球鼓入空氣，空氣進入熱的銅絲管中，觀察到銅絲變黑，產物氣體隨著空氣的鼓入直接導入空氣甲醛自測劑中。

這樣使乙醇和氧氣交替進入Y型管，從而發生催化循環。

（1）重復（2）（3）幾次，乙醇與電加熱管上氧化銅反應生成乙醛，氧化銅被還原生成銅。可以觀察到銅絲紅—黑交替變化（每次約2秒）。

（2）觀察裝有空氣甲醛自測劑的試管中顏色由無色變為藍色，并逐漸加深，并與比色卡對照，初步確定乙醛的生成量。

三、實驗創新的優點

1.裝置簡單，電加熱管成本低廉，操作簡便加熱快；噴霧瓶容易獲取。

2.采用生活化的檢測手段（空氣甲醛自測劑），讓學生體驗、感受化學源于生活。

3.將教材中的開放體系改為一個相對封閉的體系，電加熱管安全并可重復使用，噴霧瓶的使用可進一步減少乙醇的用量，該實驗既適合課堂演示，也適合分組實驗。

4.實驗創新使裝置一體化，學生操作更加從容、簡便，學生可以更清晰、更安全地觀察到銅絲紅黑交替的變化。

四、結語

本實驗創新的核心是利用生產中廉價的電加熱管，通過生活中的噴霧瓶，巧妙地使空氣和乙醇交替進入Y 型管，極大地減少了乙醇的用量，節省了教學成本，裝置的可重復性加大了實驗的可推廣度。學生從觀察到教材實驗中紅黑交替的喜悅中，走入到產物的檢驗中去，且檢驗方法源于生活，最終讓學生體會化學的最終目的是更好地服務于人類生活。