文章編號:1005-6629(2010)05-0010-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

新制氫氧化銅與乙醛的反應是高中化學的一個重要實驗，顯示了乙醛具有還原性。最近有關對該反應實驗條件、反應機理等方面研究的論文不時見諸報端，一個基本的共識是該實驗勿需強調氫氧化銅濁液的“新制”而應控制在“堿性”條件下即可。部分同行還發(fā)現，堿性條件下甚至連氧化銅也可使乙醛溶液出現類似的實驗現象。本文通過用不同來源的CuO固體在中性與堿性條件下對乙醛氧化實驗進行了初步探索。

1CuO的制備

第一種[以下簡稱CuO(A)]: 取一截光亮的銅絲繞玻璃棒彎成螺旋狀，剪成數段后分別用酒精燈加熱，移出燈焰后表面完全覆蓋上一層黑色的氧化銅，冷卻備用。

第二種[以下簡稱CuO(B)]: 在小試管中加2 mL 10%的氫氧化鈉溶液，滴加2～3滴CuSO4稀溶液，振蕩。酒精燈加熱至藍色絮狀沉淀完全轉化為黑色的CuO 。

第三種[以下簡稱CuO(C)]: 稱取2.0 g NaOH固體與4.0 g CuCl2·2H2O晶體分別置于研缽中迅速研細，再混合研磨5 min混合物完全變?yōu)楹谏?。用蒸餾水洗至洗滌液呈中性， 放入微波爐(Galanz，WP750)小火加熱3～5 min， 制成納米級CuO粉末顆粒。

第四種[以下簡稱CuO(D)]: 直接取用市售CuO試劑。

2實驗探究

實驗一:取一截CuO(A)和極少量CuO(C)、 CuO(D)置于小試管中(用量過多，多余的黑色CuO容易引起干擾導致實驗現象不明顯)，然后加2 mL蒸餾水或10 % NaOH溶液。再滴幾滴乙醛溶液[若用CuO(B)實驗，則將氫氧化銅加熱變黑后直接加乙醛溶液反應]，振蕩，加熱。實驗結果如下表1所示。

實驗二:用潔凈的鐵質燃燒匙或玻璃質燃燒匙取少量CuO(D)， 酒精燈外焰(氧化焰)加熱后，趁熱滴入幾滴乙醛溶液。液體暴沸并迅速汽化蒸干，剩余黑色固體大部分轉變?yōu)榘导t色。

實驗三:取幾段實驗一反應后的螺旋狀CuO(A)，用蒸餾水洗凈后放入盛有2～3 mL濃氨水的試管中，不斷振蕩，氨水顏色在較短時間內即可從無色逐漸變?yōu)榈{色、藍色，最終變?yōu)樯钏{色。換用單質銅或氧化銅重復該實驗，短時間內無上述現象。

3 分析討論

①綜合分析上述實驗一，CuO與乙醛在混合加熱條件下可以將乙醛氧化是可以肯定的。但不同類型的CuO氧化活性具有一定的差異: CuO(A)實驗現象最明顯，比固相合成的納米CuO(C)更勝一籌;而市售CuO(D)在中性條件(加蒸餾水)下對乙醛無明顯變化，即基本沒有氧化能力。結合分析實驗二現象推知，主要是因為乙醛沸點低(20.8℃)在較低溫度下就大量汽化，最終使實驗無法達到CuO能氧化乙醛時所要求的溫度。

②當溶液處于堿性條件時，氧化銅氧化乙醛的能力比中性條件下強，各種類別CuO均能出現不同程度由黑變紅現象;溶液顏色變化也極為豐富，大致過程為由無色→淺黃綠色→黃色→土黃色甚至橙紅色，并伴有少量紅褐色液體浮在液面上;若用玻璃棒蘸取該紅褐色液體，則明顯具有粘稠性且會在空氣中快速硬化。

實驗說明，NaOH的加入在提高了CuO氧化活性同時可能對乙醛自身分子間的反應產生了重要影響。筆者認為，乙醛分子含有α氫原子，堿性條件下可羥醛縮合生成2—羥基丁醛。部分2—羥基丁醛與空氣接觸氧化為β—羥基丁酸(黃色有粘性，可溶于水)，大部分在加熱條件下脫水成2—丁烯醛。

由于2—丁烯醛中甲基受醛基的活化變得與乙醛分子中的甲基相似，可繼續(xù)和乙醛或自身發(fā)生羥醛縮合，如此不斷反應可生成分子量很大、結構很復雜的大分子， 顏色通常為橙黃(紅)色甚至紅褐色。

其縮合過程簡要表示為:

乙醛分子間的大量縮合也最終引起乙醛濃度變低與CuO作用的量減少，導致實驗現象反而較無NaOH溶液時磚紅色固體生成量少。

③中性或堿性條件下，氧化乙醛的CuO均可轉化為紅色物質，那么該物質到底是銅單質還是Cu2O?實驗三的現象至少可以說明產物中Cu2O是真實存在的。其變色原理為:

Cu2O+4NH3·H2O 2[Cu(NH3)2]+(無色)+2OH- +3H2O

2[Cu(NH3)2]++4NH3·H2O+1/2 O2 2[Cu(NH3)4]2+(深藍色)+2OH-+3H2O

這不禁讓人想起，在用銅絲加熱催化氧化乙醇(或乙醛)的實驗中銅絲顏色反復著由紅→黑→紅的變換，其中銅絲反應前后保持不變，擔當著催化劑的作用——這是化學教師人盡皆知的“真理”。但細心之人可能也早已發(fā)現，實驗后銅絲的紅色有時并非如原先的紫紅色，并且不具有金屬光澤;更為有趣的是，若取實驗后的銅絲繼續(xù)進行實驗三操作也常會看到如上相同的實驗現象。難道你還能堅信銅絲催化氧化乙醇前后真的沒有發(fā)生些變化么?

可見，微末之中見真知。很多中學化學實驗甚至是一向被認為最經典的實驗都有可能存在著鮮為人知的一面，為我們留下了可挖掘可探索的廣闊的空間，等待著細心嚴謹之人不斷去發(fā)現、去認識、去完善!

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