乙醇催化氧化實驗的創新設計

摘 要：乙醇催化氧化實驗是高中化學中探究乙醇性質的一項重要實驗。針對人教版高中化學必修第二冊教材中該實驗存在的不足，本文就這一實驗的創新設計方面進行探討，旨在優化實驗流程，實現反應放熱和產物檢驗可視化，提高教學效率，促進學生核心素養的培養。

關鍵詞：乙醇；催化氧化；檢驗；創新設計

文章編號：1008-0546（2024）11-0091-02

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

一、問題的提出

乙醇催化氧化實驗是高中化學中的重要實驗，該實驗可以幫助學生認識乙醇的還原性、乙醇轉化為乙醛和羥基轉化為醛基的反應規律，有利于學生

通過現象分析反應的類型、乙醇分子中化學鍵的變化和官能團的轉化。［1］

人教版高中化學必修第二冊中，乙醇催化氧化實驗的具體步驟是：將下端呈螺旋狀的銅絲在酒精燈上灼燒，銅絲紅熱變黑后插入裝有無水乙醇的試管中，反復幾次，通過觀察銅絲顏色的變化證明銅是催化劑，通過小心地聞試管中液體產生的刺激性氣味證明產物是乙醛。［2］該實驗雖然簡易可行，但也存在以下幾個問題：

①無法

準確檢驗乙醇氧化后的產物。通過聞氣味的方法確定產物是乙醛，說服力不足，因為無水乙醇的揮發性很強，乙醇的氣味會帶來干擾。另外，銅絲從酒精燈移到試管內的過程中散熱降溫，且乙醇是液體，溫度低，反應生成的乙醛量較少，需要反復多次才能聞到一點乙醛的氣味。②無法檢驗反應放熱。乙醇的催化氧化反應是一個放熱反應，這在一些習題中已經出現過，但教材實驗中沒有體現。

二、乙醇催化氧化實驗的創新設計

乙醇催化氧化實驗成功的關鍵是反應溫度。在較高的溫度下，乙醇的催化氧化反應速度快，生成的乙醛多。所以，本文對該實驗作了深入探究和反復改進，讓乙醇氣體在灼燒至紅熱的銅絲表面氧化，取得了很好的實驗效果。創新實驗設計具體如下。

1. 實驗用品

無水乙醇、希夫試劑、10% NaOH溶液、5% CuSO4溶液、2%氨水、2% AgNO3溶液、1mol/L NaOH溶液；粗銅絲（下端呈螺旋狀）、錐形瓶、吸濾瓶、水槽、燒杯、橡皮塞、玻璃導管、橡皮管、醫用雙連球、濾紙條、酒精燈。

2. 實驗過程與現象

（1）創新實驗一。

按圖1所示組裝實驗裝置，在錐形瓶中加入適量的熱無水乙醇，或將盛有無水乙醇的錐形瓶放入熱水中浸泡一會，使瓶內乙醇揮發產生較多的乙醇氣體。取一根下端呈螺旋狀的銅絲在酒精燈上灼燒至火紅色，迅速伸入錐形瓶中下部，注意不要將銅絲接觸乙醇，可看到灼熱的銅絲離開火焰后逐漸變為黑色，進入錐形瓶中下部后，迅速由黑色變回到光亮的紅色，再將銅絲拉升到錐形瓶口附近，可觀察到銅絲又呈火紅色，略帶黑色，證明乙醇在銅催化下與氧氣反應放熱。將銅絲在錐形瓶口和中下部反復來回移動，可看到銅絲表面的顏色也反復變化，接著把蘸有希夫試劑的濾紙條置于錐形瓶口，可觀察到濾紙條表面很快變為紫紅色，同時可聞到刺激性氣味，證明有乙醛氣體產生。

（2）創新實驗二。

取兩支試管，向其中一支試管加入2 mL 10% NaOH溶液，再滴加4滴5% CuSO4溶液，得到新制的深藍色Cu（OH）2溶液；向另一支試管加入0.5 mL 2% AgNO3溶液，然后邊振蕩邊滴加2%氨水，直到產生的沉淀恰好溶解為止，得到銀氨溶液，再滴加1滴1mol/L NaOH溶液，反復搖勻，盡可能使試管壁濕潤。

按圖2所示組裝實驗裝置，試管中裝有上述銀氨溶液，燒杯中倒入熱水，取下錐形瓶上插有銅絲的橡皮塞，將下端的螺旋狀銅絲在酒精燈火焰上灼燒至火紅色，然后迅速將橡皮塞塞回錐形瓶，并立即用醫用雙連球緩緩鼓入空氣，很快可觀察到盛有銀氨溶液的試管壁上產生光亮的銀鏡，證明有乙醛氣體生成。

用裝有新制Cu（OH）2溶液的試管替換裝有銀氨溶液的試管，重復上述實驗操作，1分鐘后可觀察到新制Cu（OH）2緩慢變成綠色。將試管取出，置于酒精燈火焰上加熱，可觀察到有磚紅色沉淀產生，同樣證明有乙醛生成。

3. 實驗注意事項

（1）在創新實驗裝置一中，錐形瓶內無水乙醇的溫度在60℃左右效果較好。

（2）在創新實驗裝置二中，用醫用雙連球鼓氣要緩緩進行，否則過多的乙醇氣體會降低銅絲的溫度，從而導致反應變慢。

（3）銀鏡反應在堿性條件下更容易進行，當向溶液中加入一定量的堿后，會加快反應速率。［3］

（4）若實驗現象不夠明顯，可將銅絲重新加熱后再操作，以確保產生足夠多的乙醛氣體。

三、結論

本文深入探討了乙醇催化氧化實驗的創新設計方案，取得了良好的實驗效果，實現了反應放熱和產物檢驗可視化，提高了教學效率，落實了學生核心素養的培養。筆者設計的實驗具有以下優點：①裝置簡單，操作簡便，可重復操作，實驗現象明顯，成功率高。②增加了反應放熱的實驗，改進了產物的檢驗方法，使得產物的檢測更加直觀、快速，增強了實驗的教學效果。③該創新實驗既適合課堂演示，也可用于學生的課外探究活動。這不僅能激發學生的學習興趣，還能培養他們的科學探究與創新意識，學生的化學學科核心素養在方案設計、動手操作、討論合作中得到發展。［4］

參考文獻

［1］王強.乙醇催化氧化實驗的再改進［J］.中學化學教學參考，2023（28）：42-43．

［2］王晶，畢華林.普通高中教科書 化學 必修 第二冊［M］.北京： 人民教育出版社，2019．

［3］陳貴新，林洪.對葡萄糖兩個還原性實驗條件的探究［J］.化學教與學，2018（4）：94-95．

［4］李勇，袁清磊.乙醇催化氧化及產物性質實驗的再改進［J］.中學化學教學參考，2020（1）：53-54．