段昌平+姚利茲

摘要：實驗證明了紅熱CuO插入乙醇中其表面產(chǎn)生的氣泡不是氫氣，而是乙醇受熱氣化的氣泡。紅熱銅絲在無氧氣存在時不能催化乙醇氧化，也不會使乙醇脫氫產(chǎn)生氫氣。

關(guān)鍵詞：乙醇氧化；銅；催化劑；脫氫；氫氣

文章編號：1005–6629（2014）9–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1 由乙醇催化氧化實驗而引出的問題

中學(xué)講乙醇催化氧化的性質(zhì)時，一般會做銅絲在酒精燈上灼燒至紅熱后立即插入乙醇中，并反復(fù)多次這種操作的演示實驗。實驗時銅絲受熱變黑（①2Cu+O2=2CuO），插入乙醇中銅絲表面產(chǎn)生氣泡，隨即銅絲變光亮（②CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+ H2O），反復(fù)多次后可從溶液中嗅到產(chǎn)生乙醛的特殊氣味。為了闡述反應(yīng)機理，往往將后一反應(yīng)又分解為兩步：先是乙醇分子在灼熱CuO作用下脫出一個氫分子（羥基上氫原子和與羥基相連碳原子上的一個氫原子結(jié)合成氫分子），使乙醇氧化為乙醛；隨后脫出的氫分子將銅絲表面CuO還原為銅[1]。該過程可用以下兩個反應(yīng)表示：

③CH3CH2OH CH3CHO+H2↑

④CuO+H2 Cu+H2O

綜合上述反應(yīng)得乙醇催化氧化的總反應(yīng)為：

2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

中學(xué)之所以講乙醇催化氧化機理，目的有二：一是說明催化劑參與了反應(yīng)過程，在反應(yīng)前后其性質(zhì)和質(zhì)量不變。二是了解哪些醇（指結(jié)構(gòu)）不能催化氧化（叔醇不能氧化），哪些醇可催化氧化，可催化氧化醇的結(jié)構(gòu)與其氧化產(chǎn)物的關(guān)系（伯醇氧化為醛，仲醇氧化為酮）。

對該演示實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象及教參對反應(yīng)機理的分析，不少人對其產(chǎn)生誤解，認為該反應(yīng)過程中有氫氣產(chǎn)生。這種錯誤認識不僅出現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的權(quán)威資料中，甚至還出現(xiàn)在區(qū)域性的省重點高中的聯(lián)考中。前不久我們就接觸到了這樣一道聯(lián)考題：

題目大意是：某?；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)為探究乙醇有關(guān)性質(zhì)設(shè)計了如下裝置（夾持裝置未畫出），請回答以下問題：

3 實驗及結(jié)論

按圖2裝置和上述操作順序做實驗。當(dāng)紅熱銅絲迅速插入乙醇中并立即塞緊橡膠塞時，銅絲表面確實有大量氣泡產(chǎn)生，但仔細觀察發(fā)現(xiàn)氣泡在向上運動過程中不斷減少甚至消失，此現(xiàn)象持續(xù)2～3秒后停止了。此時試管b中約收集到2 mL氣體，等試管a冷卻至室溫時，試管b中的氣體只剩下約0.5 mL，大量氣體回流至試管a中。

上述實驗現(xiàn)象說明：①紅熱銅絲圈插入乙醇中其周圍產(chǎn)生較多氣泡是乙醇受熱氣化的結(jié)果，并非是乙醇脫下的H結(jié)合成H2逸出而產(chǎn)生的氣泡。②乙醇脫氫時原子態(tài)的H就將CuO還原了，當(dāng)CuO還原后，乙醇也就不能再脫氫氧化了。這就是事實上無氫氣產(chǎn)生的本質(zhì)原因。③b試管里的極少量氣體是向a試管口塞橡膠塞時壓入的少量空氣。為什么收集的大部分氣體（約2 mL）又通過導(dǎo)氣管回流到左側(cè)試管中呢？這是因為a試管在紅熱銅絲與乙醇反應(yīng)時受熱（觸摸試管感覺明顯發(fā)熱），空氣膨脹導(dǎo)致試管中空氣進入b試管中，當(dāng)a試管冷卻至室溫時，b試管中的空氣沿著長導(dǎo)氣管回流，使兩試管里氣體壓強相同。

后來我們又將上述試題里的裝置進行改裝（圖3），把吸收乙醛的試管換成冷凝乙醇蒸氣的安全裝置（圖3中試管C）和排水集氣裝置（圖3中試管D），關(guān)閉活塞甲，檢查氣密性合格后，向M燒杯中加入80℃左右的熱水使試管A中乙醇氣化（用溫度計監(jiān)測并通過間斷加熱保持此溫度）以便將空氣（氧氣）排出（試管D中液面下降），然后加熱試管B直至銅絲紅熱。此時，試管D里的液面又再明顯下降，持續(xù)3分鐘后試管D里的液面不再明顯下降，此時停止對試管B加熱，等其冷卻后再停止對試管A加熱（移走M燒杯），全套裝置恢復(fù)至室溫時，看到的現(xiàn)象是：①試管B中銅絲仍然光亮；②試管A中乙醇量減少，試管C中冷凝了約4 mL液體；③試管D中液面又上升至試管底部（冷卻至室溫時裝置里空氣體積不變）；④恢復(fù)至室溫拆除裝置時，試管C中嗅不到乙醛的刺激性氣味（是乙醇的氣味），將該液體與新制Cu（OH）2共熱時，無紅色沉淀生成。

以上實驗證明：①紅熱銅絲（表面有CuO）催化氧化乙醇時沒有氫氣產(chǎn)生；②受熱的銅絲在沒有氧氣存在時不能將乙醇氧化為乙醛，更不會使乙醇脫氫而產(chǎn)生氫氣。

參考文獻：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心編著，普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)·教師教學(xué)用書（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2007：75.

摘要：實驗證明了紅熱CuO插入乙醇中其表面產(chǎn)生的氣泡不是氫氣，而是乙醇受熱氣化的氣泡。紅熱銅絲在無氧氣存在時不能催化乙醇氧化，也不會使乙醇脫氫產(chǎn)生氫氣。

關(guān)鍵詞：乙醇氧化；銅；催化劑；脫氫；氫氣

文章編號：1005–6629（2014）9–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1 由乙醇催化氧化實驗而引出的問題

中學(xué)講乙醇催化氧化的性質(zhì)時，一般會做銅絲在酒精燈上灼燒至紅熱后立即插入乙醇中，并反復(fù)多次這種操作的演示實驗。實驗時銅絲受熱變黑（①2Cu+O2=2CuO），插入乙醇中銅絲表面產(chǎn)生氣泡，隨即銅絲變光亮（②CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+ H2O），反復(fù)多次后可從溶液中嗅到產(chǎn)生乙醛的特殊氣味。為了闡述反應(yīng)機理，往往將后一反應(yīng)又分解為兩步：先是乙醇分子在灼熱CuO作用下脫出一個氫分子（羥基上氫原子和與羥基相連碳原子上的一個氫原子結(jié)合成氫分子），使乙醇氧化為乙醛；隨后脫出的氫分子將銅絲表面CuO還原為銅[1]。該過程可用以下兩個反應(yīng)表示：

③CH3CH2OH CH3CHO+H2↑

④CuO+H2 Cu+H2O

綜合上述反應(yīng)得乙醇催化氧化的總反應(yīng)為：

2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

中學(xué)之所以講乙醇催化氧化機理，目的有二：一是說明催化劑參與了反應(yīng)過程，在反應(yīng)前后其性質(zhì)和質(zhì)量不變。二是了解哪些醇（指結(jié)構(gòu)）不能催化氧化（叔醇不能氧化），哪些醇可催化氧化，可催化氧化醇的結(jié)構(gòu)與其氧化產(chǎn)物的關(guān)系（伯醇氧化為醛，仲醇氧化為酮）。

對該演示實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象及教參對反應(yīng)機理的分析，不少人對其產(chǎn)生誤解，認為該反應(yīng)過程中有氫氣產(chǎn)生。這種錯誤認識不僅出現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的權(quán)威資料中，甚至還出現(xiàn)在區(qū)域性的省重點高中的聯(lián)考中。前不久我們就接觸到了這樣一道聯(lián)考題：

題目大意是：某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)為探究乙醇有關(guān)性質(zhì)設(shè)計了如下裝置（夾持裝置未畫出），請回答以下問題：

3 實驗及結(jié)論

按圖2裝置和上述操作順序做實驗。當(dāng)紅熱銅絲迅速插入乙醇中并立即塞緊橡膠塞時，銅絲表面確實有大量氣泡產(chǎn)生，但仔細觀察發(fā)現(xiàn)氣泡在向上運動過程中不斷減少甚至消失，此現(xiàn)象持續(xù)2～3秒后停止了。此時試管b中約收集到2 mL氣體，等試管a冷卻至室溫時，試管b中的氣體只剩下約0.5 mL，大量氣體回流至試管a中。

上述實驗現(xiàn)象說明：①紅熱銅絲圈插入乙醇中其周圍產(chǎn)生較多氣泡是乙醇受熱氣化的結(jié)果，并非是乙醇脫下的H結(jié)合成H2逸出而產(chǎn)生的氣泡。②乙醇脫氫時原子態(tài)的H就將CuO還原了，當(dāng)CuO還原后，乙醇也就不能再脫氫氧化了。這就是事實上無氫氣產(chǎn)生的本質(zhì)原因。③b試管里的極少量氣體是向a試管口塞橡膠塞時壓入的少量空氣。為什么收集的大部分氣體（約2 mL）又通過導(dǎo)氣管回流到左側(cè)試管中呢？這是因為a試管在紅熱銅絲與乙醇反應(yīng)時受熱（觸摸試管感覺明顯發(fā)熱），空氣膨脹導(dǎo)致試管中空氣進入b試管中，當(dāng)a試管冷卻至室溫時，b試管中的空氣沿著長導(dǎo)氣管回流，使兩試管里氣體壓強相同。

后來我們又將上述試題里的裝置進行改裝（圖3），把吸收乙醛的試管換成冷凝乙醇蒸氣的安全裝置（圖3中試管C）和排水集氣裝置（圖3中試管D），關(guān)閉活塞甲，檢查氣密性合格后，向M燒杯中加入80℃左右的熱水使試管A中乙醇氣化（用溫度計監(jiān)測并通過間斷加熱保持此溫度）以便將空氣（氧氣）排出（試管D中液面下降），然后加熱試管B直至銅絲紅熱。此時，試管D里的液面又再明顯下降，持續(xù)3分鐘后試管D里的液面不再明顯下降，此時停止對試管B加熱，等其冷卻后再停止對試管A加熱（移走M燒杯），全套裝置恢復(fù)至室溫時，看到的現(xiàn)象是：①試管B中銅絲仍然光亮；②試管A中乙醇量減少，試管C中冷凝了約4 mL液體；③試管D中液面又上升至試管底部（冷卻至室溫時裝置里空氣體積不變）；④恢復(fù)至室溫拆除裝置時，試管C中嗅不到乙醛的刺激性氣味（是乙醇的氣味），將該液體與新制Cu（OH）2共熱時，無紅色沉淀生成。

以上實驗證明：①紅熱銅絲（表面有CuO）催化氧化乙醇時沒有氫氣產(chǎn)生；②受熱的銅絲在沒有氧氣存在時不能將乙醇氧化為乙醛，更不會使乙醇脫氫而產(chǎn)生氫氣。

參考文獻：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心編著，普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)·教師教學(xué)用書（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2007：75.

摘要：實驗證明了紅熱CuO插入乙醇中其表面產(chǎn)生的氣泡不是氫氣，而是乙醇受熱氣化的氣泡。紅熱銅絲在無氧氣存在時不能催化乙醇氧化，也不會使乙醇脫氫產(chǎn)生氫氣。

關(guān)鍵詞：乙醇氧化；銅；催化劑；脫氫；氫氣

文章編號：1005–6629（2014）9–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1 由乙醇催化氧化實驗而引出的問題

中學(xué)講乙醇催化氧化的性質(zhì)時，一般會做銅絲在酒精燈上灼燒至紅熱后立即插入乙醇中，并反復(fù)多次這種操作的演示實驗。實驗時銅絲受熱變黑（①2Cu+O2=2CuO），插入乙醇中銅絲表面產(chǎn)生氣泡，隨即銅絲變光亮（②CH3CH2OH+CuO→CH3CHO+Cu+ H2O），反復(fù)多次后可從溶液中嗅到產(chǎn)生乙醛的特殊氣味。為了闡述反應(yīng)機理，往往將后一反應(yīng)又分解為兩步：先是乙醇分子在灼熱CuO作用下脫出一個氫分子（羥基上氫原子和與羥基相連碳原子上的一個氫原子結(jié)合成氫分子），使乙醇氧化為乙醛；隨后脫出的氫分子將銅絲表面CuO還原為銅[1]。該過程可用以下兩個反應(yīng)表示：

③CH3CH2OH CH3CHO+H2↑

④CuO+H2 Cu+H2O

綜合上述反應(yīng)得乙醇催化氧化的總反應(yīng)為：

2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O

中學(xué)之所以講乙醇催化氧化機理，目的有二：一是說明催化劑參與了反應(yīng)過程，在反應(yīng)前后其性質(zhì)和質(zhì)量不變。二是了解哪些醇（指結(jié)構(gòu)）不能催化氧化（叔醇不能氧化），哪些醇可催化氧化，可催化氧化醇的結(jié)構(gòu)與其氧化產(chǎn)物的關(guān)系（伯醇氧化為醛，仲醇氧化為酮）。

對該演示實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象及教參對反應(yīng)機理的分析，不少人對其產(chǎn)生誤解，認為該反應(yīng)過程中有氫氣產(chǎn)生。這種錯誤認識不僅出現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的權(quán)威資料中，甚至還出現(xiàn)在區(qū)域性的省重點高中的聯(lián)考中。前不久我們就接觸到了這樣一道聯(lián)考題：

題目大意是：某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)為探究乙醇有關(guān)性質(zhì)設(shè)計了如下裝置（夾持裝置未畫出），請回答以下問題：

3 實驗及結(jié)論

按圖2裝置和上述操作順序做實驗。當(dāng)紅熱銅絲迅速插入乙醇中并立即塞緊橡膠塞時，銅絲表面確實有大量氣泡產(chǎn)生，但仔細觀察發(fā)現(xiàn)氣泡在向上運動過程中不斷減少甚至消失，此現(xiàn)象持續(xù)2～3秒后停止了。此時試管b中約收集到2 mL氣體，等試管a冷卻至室溫時，試管b中的氣體只剩下約0.5 mL，大量氣體回流至試管a中。

上述實驗現(xiàn)象說明：①紅熱銅絲圈插入乙醇中其周圍產(chǎn)生較多氣泡是乙醇受熱氣化的結(jié)果，并非是乙醇脫下的H結(jié)合成H2逸出而產(chǎn)生的氣泡。②乙醇脫氫時原子態(tài)的H就將CuO還原了，當(dāng)CuO還原后，乙醇也就不能再脫氫氧化了。這就是事實上無氫氣產(chǎn)生的本質(zhì)原因。③b試管里的極少量氣體是向a試管口塞橡膠塞時壓入的少量空氣。為什么收集的大部分氣體（約2 mL）又通過導(dǎo)氣管回流到左側(cè)試管中呢？這是因為a試管在紅熱銅絲與乙醇反應(yīng)時受熱（觸摸試管感覺明顯發(fā)熱），空氣膨脹導(dǎo)致試管中空氣進入b試管中，當(dāng)a試管冷卻至室溫時，b試管中的空氣沿著長導(dǎo)氣管回流，使兩試管里氣體壓強相同。

后來我們又將上述試題里的裝置進行改裝（圖3），把吸收乙醛的試管換成冷凝乙醇蒸氣的安全裝置（圖3中試管C）和排水集氣裝置（圖3中試管D），關(guān)閉活塞甲，檢查氣密性合格后，向M燒杯中加入80℃左右的熱水使試管A中乙醇氣化（用溫度計監(jiān)測并通過間斷加熱保持此溫度）以便將空氣（氧氣）排出（試管D中液面下降），然后加熱試管B直至銅絲紅熱。此時，試管D里的液面又再明顯下降，持續(xù)3分鐘后試管D里的液面不再明顯下降，此時停止對試管B加熱，等其冷卻后再停止對試管A加熱（移走M燒杯），全套裝置恢復(fù)至室溫時，看到的現(xiàn)象是：①試管B中銅絲仍然光亮；②試管A中乙醇量減少，試管C中冷凝了約4 mL液體；③試管D中液面又上升至試管底部（冷卻至室溫時裝置里空氣體積不變）；④恢復(fù)至室溫拆除裝置時，試管C中嗅不到乙醛的刺激性氣味（是乙醇的氣味），將該液體與新制Cu（OH）2共熱時，無紅色沉淀生成。

以上實驗證明：①紅熱銅絲（表面有CuO）催化氧化乙醇時沒有氫氣產(chǎn)生；②受熱的銅絲在沒有氧氣存在時不能將乙醇氧化為乙醛，更不會使乙醇脫氫而產(chǎn)生氫氣。

參考文獻：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心編著，普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)·教師教學(xué)用書（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2007：75.