铜催化氧化乙醇实验的创新设计.doc
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1、铜催化氧化乙醇实验的创新设计王金龙 葛珊珊 何菲 (江苏省扬州中学 邮编 225009)由于醇分子中与羟基相连的碳原子的氧化数未达到碳原子的最高氧化数+4,因此,醇易被氧化成醛。然而,相关实验设计依靠闻气味检验目标产物的做法,存在着明显弊端;对于反应必须达到的温度,也尚未引起大家足够的重视。因此,我们认为有必要对该实验进行重新设计。 1 主要药品、仪器 无水乙醇、细铜丝团(由多股导线制得) 、稀氨水、2% 硝酸银溶液、蓝色硅胶。 双通硬质玻璃管(20300mm) 、棉花、气唧、自制双头酒精灯。2 实验装置 如图 1 所示。3 实验操作、现象和结论 (1)将双通玻璃管水平放置,固定在铁架台上,依
2、次放入细铜丝团、浸有乙醇的棉团。(2)在玻管靠近酒精棉团的一端连接上气唧,另一端放入少量蓝色硅胶,塞上带导管的胶塞,导管末端插入盛有 1mL 水的小试管中。 (3)用酒精灯加热细铜丝团,通过气唧连续、慢慢地鼓气。在气流的作用下,乙醇蒸气、氧气混合气体与热铜丝接触,发出“吱吱”声响,玻管后半部出现白雾,不断有气泡从水中冒出,同时硅胶变为粉红色,说明有水生成。加热 3min 后即可停止反应,继续鼓气,使管内残余气体充分被水吸收。 (4)在 1mL 新制银氨溶液中加入 1015 滴上述溶液,振荡,用热水水浴加热,约1min 后试管内壁出现光亮的银镜,说明实验过程中有乙醛生成。4 实验说明及优点 (1
3、)徐寿昌主编有机化学 (第 2 版,1993 年)275 页明确指出:铜催化氧化乙醇的反应温度为 269290。反思传统的实验设计,将表面氧化的热铜丝插入乙醇中,反应温度不会超过乙醇的沸点(78.3),是不可能达到反应所需温度的。将实验改为让乙醇蒸气通过热铜丝,以达到实验所需的反应温度,极大地了提高反应效率。 (2)由于乙醛的沸点(20.8)较低,因此反应过程中生成的乙醛气体极易挥发。通过气唧鼓气和由玻管、导管、试管、水构成的封闭体系,对乙醛进行冷却、冷凝和吸收,既防止了有害气体的外逸,又提高了气体的收集效率。 (3)采取增大反应物浓度(鼓气) ,增大催化剂表面积(细铜丝团) ,保持反应温度(单独加热铜丝)和降低产物温度(较长玻管、导管)等措施,努力提高实验的时效性。 (4)如果没有气唧,可用贮气装置代替。 (5)该实验设计具有操作简单,实验时间短,清晰地表明铜作催化剂、反应产物是水和乙醛,我们认为值得向大家推荐。
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- 催化 氧化 乙醇 实验 试验 创新 立异 设计
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