2011年第3期化學(xué)教育問(wèn)思討論與思乙醇脫氫生成乙醛實(shí)驗(yàn)的再研究王金龍“鞠東勝(江蘇揚(yáng)州市揚(yáng)州中學(xué)225009摘要分析熱(黑)銅絲成分及其在乙醇脫氫實(shí)驗(yàn)中的作用,運(yùn)用乙醇脫氫原理,設(shè)計(jì)了乙醇脫氫實(shí)驗(yàn)新方案。關(guān)鍵詞氧化銅乙醇脫氫反應(yīng)溫度氧化亞銅乙醛1提出問(wèn)題待進(jìn)一步研究。筆者已在《乙醇氧化脫氫實(shí)驗(yàn)的深度研究》一文3實(shí)驗(yàn)探究中探討了乙醇脫氫實(shí)驗(yàn)方法,但是熱(黑)銅絲的將銅絲在空氣中灼燒,生成的氧化物僅為氧化成分及其作用等細(xì)節(jié)問(wèn)題還有待研究?，F(xiàn)將近期銅嗎?將它插入乙醇中,其表層的氧化物參與反應(yīng)發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)新事實(shí)和分析付諸文字,與大家進(jìn)一步嗎?銅絲具備的熱量能將反應(yīng)體系的溫度維持在探討交流乙醇脫氫實(shí)驗(yàn)的核心問(wèn)題。325℃嗎?我們認(rèn)為,只有解答了上述一系列的基本2反應(yīng)原理問(wèn)題,才能正確地運(yùn)用乙醇脫氫原理準(zhǔn)確地創(chuàng)設(shè)生將乙醇脫氫的方法有2種,一種叫直接脫氫法,動(dòng)的教學(xué)情境另一種叫氧化脫氫法,化學(xué)反應(yīng)方程式如下23.1銅與氧氣反應(yīng)直接脫氫:CH3CH2OH= CH3 CHO+H2[實(shí)驗(yàn)1]用細(xì)砂紙將φ2.5mm細(xì)銅絲打磨呈氧化脫氫:2 CH3 CH, OH+O,Cu或A光亮的紅色,在酒精燈上灼燒至變黑趁熱將它迅速放進(jìn)冷水中。待完全冷卻后取出,用濾紙抹去表層2CH3 CHO-+2H,O利用相關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)反應(yīng)溫度作*它插入盛有精水的小試管中,約1m后觀察經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算得出上述2種脫氫反應(yīng)的焓到溶液呈深藍(lán)色變和熵變(見(jiàn)表1)。以直接脫氫反應(yīng)為例,利用實(shí)驗(yàn)2]用細(xì)砂紙將1根φ2.5mm細(xì)銅絲打△G=△H-T△S,計(jì)算發(fā)生反應(yīng)所需的最低溫度磨呈光亮的紅色將它插入盛有稀氨水的小試管中,(T)。當(dāng)△G=0時(shí),T=△H/△S=68.9/(115.7×約1min后觀察到溶液呈深藍(lán)色0-3)=595.5K,即在溫度高于322.5℃時(shí)△G<0首先需要說(shuō)明的是,“氨水法”是檢驗(yàn)氧化亞銅該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,與教材描述的325℃基本吻合。較為靈敏簡(jiǎn)便的方法。其原理為:氧化亞銅溶解表1乙醇2種脫氫反應(yīng)的變和熵變于氨水形成無(wú)色配離子[Cu(NH)2]:△H3/(kJ·mol-1)△S88/(J·K-1·mol-1)Cu2O+4NH3·H2O=直接脫氫115.72LCu(NH3)2]++20H-+3H20氧化脫氫345.8134.4但[Cu(NH3)2]遇到空氣則被氧化為深藍(lán)色需要說(shuō)明的是,采用酒精燈加熱可使受熱物體的[Cu(NH3)4]2+:(藥品)的溫度達(dá)到400℃,能滿足實(shí)驗(yàn)需求;其次,4[Cu(NH3)2]++8NH3·H2O+O2=氧化脫氫是放熱反應(yīng),反應(yīng)溫度似乎低于直接脫氫。A「C,NL12++4OH-+6H2O中國(guó)煤化工但實(shí)際生產(chǎn)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,可能還要綜合考慮設(shè)出乎預(yù)期。采用CNMH備、工藝指標(biāo)等諸多因素乙醇脫氫的反應(yīng)溫度還有酒精八,工我?guī)装∫酝膺€生成少量氧江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目“培養(yǎng)高中生化學(xué)自主學(xué)習(xí)能力的課堂教學(xué)模式與策略研究”階段性成果通訊聯(lián)系人,Emal:275616195wl@ sina, com化學(xué)教育2011年第3期化亞銅。同時(shí),用砂紙打磨銅除去表層氧化膜時(shí)磨量氧化物首先氧化乙醇生成少量乙醛。由于乙醇沸擦促使溫度升高,銅幾乎瞬間即被氧化。那么將熱點(diǎn)(78.3℃)低銅絲具有的高熱量主要用于乙醇的(黑)銅絲插人乙醇中,其表層氧化物與乙醇發(fā)生了沸騰蒸發(fā)并使之脫離反應(yīng)體系,銅與乙醇很難同時(shí)怎樣的反應(yīng)呢?達(dá)到325℃,進(jìn)一步發(fā)生銅催化乙醇脫氫的可能性32乙醇與氧化亞銅、氧化銅反應(yīng)不高。即便發(fā)生了局部的短暫的脫氫反應(yīng),又由于3.2.1實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象乙醛沸點(diǎn)(20.8℃)較乙醇更低,前者停留在后者中(1)如圖1所示,在大試管底部放置1團(tuán)棉花,的可能性更是微乎其微。滴入半滴管無(wú)水乙醇;放置1團(tuán)石棉絨,加入2藥匙3.3乙醇直接脫氫法氧化亞銅或氧化銅然后再放置1團(tuán)石棉絨以防止3.3.1實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象與結(jié)論藥品粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管。導(dǎo)管末端插入盛有1mL水(1)如圖2所示,在大試管中依次放入1團(tuán)棉的小試管中?；ā氲喂軣o(wú)水乙醇和細(xì)銅絲團(tuán)。將試管水平固定在鐵架臺(tái)上,導(dǎo)管末端插入盛有1mL水的小試管①②@④中細(xì)銅絲團(tuán)酒精棉團(tuán)①酒精棉團(tuán),②④石棉絨,③銅的氧化物,⑤水水圖1銅的氧化物使乙醇脫氯實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖(2)對(duì)準(zhǔn)氧化亞銅或氧化銅部位加熱,水中不斷田2銅催化乙醇脫氯實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖有氣泡冒出。乙醇因間接受熱快速揮發(fā),其蒸氣與(2)用酒精燈對(duì)準(zhǔn)銅絲部位加熱,觀察到不斷有氧化亞銅或氧化銅接觸。一會(huì)幾,觀察到試管內(nèi)壁氣泡從水中冒出。加熱3min后即可停止反應(yīng)。均出現(xiàn)光亮的銅鏡(3)在1mL新制銀氨溶液中加人10~15滴小(3)加熱3min后,即可停止反應(yīng)。在1mL新試管中的溶液振蕩,用沸水浴加熱,約1min后試制銀氨溶液中加入10滴小試管中的溶液振蕩,用管內(nèi)壁出現(xiàn)光亮的銀鏡說(shuō)明小試管中有乙醛。沸水浴加熱,約45s后試管內(nèi)壁均出現(xiàn)光亮的銀3.3.2分析評(píng)價(jià)鏡。在《乙醇氧化脫氫實(shí)驗(yàn)的深度研究》中使用氣唧3.2.2結(jié)論鼓入空氣時(shí)口,帶走了部分熱量,會(huì)降低反應(yīng)溫度進(jìn)在加熱的條件下,氧化亞銅和氧化銅都使乙醇而降低乙醇脫氫速率。乙醇直接脫氫實(shí)驗(yàn)則具有加脫氫生成乙醛水和銅,化學(xué)反應(yīng)方程式如下:熱時(shí)間短、反應(yīng)溫度穩(wěn)定、能清晰地表明銅做催化劑等特點(diǎn),較適宜用于教學(xué)演示CH3 CH2 OH+Cu2O-CH3 CHO+H20+2Cu參考文獻(xiàn)CH, CH, OH+Cu0--CH. CHO+H2O+Cu3.2.3分析評(píng)價(jià)[1]王金龍鞠東勝化學(xué)教育,2010,31(6):62-63銅的氧化物能較迅速地將乙醇氧化,主要原因:[2]郭燦城主編.有機(jī)化學(xué)第2版,北京:科學(xué)出版社,2006:260-中國(guó)煤化工一是氫(來(lái)源于乙醇)與氧(來(lái)源于氧化物)結(jié)合放出3CNMHG學(xué)熱量;二是新生成的銅具有較強(qiáng)的催化活性反思將熱(黑)銅絲插入乙醇的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),從熱[4]天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室編無(wú)機(jī)化學(xué)第3版北京高等教(黑)銅絲成分及其空間分布位置分析,銅表層的少育出版社,2002:431