乙醇的催化氧化及其产物的鉴定实验设计

1、乙醇的催化氧化及其产物的鉴定实验摘要通过4个探究实验，步步为营，探究出了一套较为理想的乙醇催化氧化成乙醛 的实验装置。关键词催化氧化实验装置探究1问题的提出现行高三化学教材（人教版）81页有这么一道实验习题:在加热和有催化剂（cu或ag） 存在的条件下，工业上利用乙醇被空气氧化成乙醛的原理，由乙醇制备乙醛，请你设计 一个实验装置，既能进行上述反应，又能利用反应后得到的乙醛做银镜反应。为此，我 们带领部分学生进行了一系列的实验探究。2实验探究探究实验1我们照现行高二化学教材（人教版）封四彩图进行了实验。试管小取适量 （约10ml）的无水乙醇，将擦亮的铜丝绕成螺旋状，在酒精灯上加热至发红，伸入乙醇

2、中, 璽复约10次，历时约lomino可观察到的现象及得到的结论是：铜丝的颜色由紫红一 黑一紫红，可以说明铜丝起了催化剂的作用，乙醇夺取了 cuo中的氧发生了氧化反应。 能闻到-股刺激性气味，取反应后的液体与银氨溶液反应，几乎得不到很镜;取反应 后的液体与新制的cu（oh）2碱性悬浊液共热，看不到红色沉淀，因此无法证明生成物就 是乙醛。通过讨论分析，我们认为导致实验结果不理想的原因可能有2个：乙醇与铜 丝接触面积太小，反应太慢;反应转化率低，反应后液体中乙醛含量太少，乙醇的大 量存在对实验造成干扰。探究实验2耍对实验进行改进，我们围绕上述两点展开了积极的思索与讨论。我们 设想：耍想加快反应速率

3、，可以通过增加铜丝的根数，将3根4根铜丝擦亮，绕成螺 旋状，将铜丝放在乙醇中一同加热;再根据反应原理：2c2h5oh+o2=2ch3cho+2h2o, 若能改空气为氧气，增人氧气浓度，并把氧气通入乙醇中，也可加快反应速率。若能 将生成的乙醛从少乙醇形成的混合物中分离出来，就可以减少或消除乙醇的干扰。首先我们对制02的方法及装置进行了探究。从原理分析制。2冇4种方法:加热kc103 和mno2混合物;加热kmno4;na2o2与h20反应;恥与mno?混合。从装置分析,前2种 制取方法装置比较复杂，反应不能随停随用，且一旦停止加热，有可能引起液体倒流， 引起试管炸裂;向血2。2粉末中加水，n“2

4、o2很快就反应完了，也不能达到随停随用的目 的；用30%的出。2与mno2；|iij 02则反应太剧烈，不好控制，通过多次实验探索，决定釆 j1j10%15%的ho水溶液较好，反应适屮，便于控制，于是，我们设计了如图1装置（省 略了铁架台）。实验中我们发现无论怎么加热与通入o?,始终没有发生反应。是什么原因呢?最后 我们把原因聚焦到了温度上。通过查找资料得知：此反应所需温度约为550°c,而乙醇 的沸点为78°c,故不论怎么加热，液体温度展多也只有78°c,反应当然不能发生。探究实验3要使反应达到所需温度，只能把铜丝单独加热，再设法让乙醇少炽热的 铜丝接触。而根据

5、前2次实验的经验，乙醇必须变成蒸气，方可达到实验要求和实验目 的。于是，我们又设计了第二套实验装置，图2（省略了铁架台）。通过实验，我们欣喜若狂，反应发生了，且约7min8min,得到3ml4ml无色有 刺激性气味的液体，我们将该液体与银氨溶液反应，得到了光亮的银镜;乂取该液体与 新制的cu(oh)2悬浊液混合共热，立刻得到了红色沉淀，现象明显，充分证明了生成物 是乙醛。但此装置也有2处不足：一是乙醇蒸气到达硬质玻璃管后又有部分变成了液体, 有可能引起炽热玻璃管骤冷而炸裂;二是乙醛液化厉人部分滞留在硬质玻璃管中，且玻 璃管右端的胶塞可能由于管内气压较大而冲出。探究实验4要克服上述不足，必须设法

6、缩短乙醇的蒸气到达铜丝的距离。我们将导 气管缩短，但总有一些乙醇熬汽会变成液体，效果不令人满意。正当我们“山重水复疑 无路”时，翻阅了2003年1期化学教育2,英中黎茂坚老师撰写的“实验室乙醇氧化成乙 醛的微型实验”一文让我们眼前一亮“，柳暗花明乂一村"，将一团棉花浸透乙醇，并靠 近铜丝放置，就很好地解决了这个难题。同时，我们照他的装置进行了实验，如图3, 发现此装置仍存在如下2方面不足：一是因为不能提供02,反应不能持续进行，当cuo 全部变成cu时，反应即终止，无法说明6起了催化剂作用;二是仅凭产生刺激性气味及 牛成了水就断定牛成物是乙醛是不严密的、不科学的。综合我们前面的实验探索经验， 吸取他人的优点，我们最终设计了如图4的装置。硬质玻璃管规格为25mmx300nim,略向右下倾斜，产生的乙醛液体可直接流到烧杯 中，也就解决了胶塞冲出的问题;浸透乙醇的棉团打铜丝相隔近些，这样，酒精灯给铜 丝加热时传导的热量就足以使乙醇变成蒸气;只需间断地向mno?中滴加10%15%的 出。2水溶液，就能使反应持续进行，且约7min得到无色透明液体既能发牛银镜 反应，又能与新制cu(oh)2反应得到砖红色沉淀