從“滴醇生花”到“霧里看花”
——乙醇催化氧化實驗的改進(jìn)

吳亞男

（徐州市第三中學(xué)　江蘇　徐州　221000）

從“滴醇生花”到“霧里看花”
——乙醇催化氧化實驗的改進(jìn)

吳亞男

（徐州市第三中學(xué)江蘇徐州221000）

遵循簡單、安全、學(xué)生易操作的理念，使用方形盒狀銅片代替銅絲對乙醇催化氧化的實驗裝置進(jìn)行改進(jìn)，使學(xué)生在“真實的化學(xué)氛圍”中感受化學(xué)的魅力。

乙醇；盒狀銅片；催化氧化

一、教材現(xiàn)狀

蘇教版高中《化學(xué)2》中，乙醇的催化氧化實驗的做法操作要點是:向試管中加入2～4mL無水乙醇，浸入50℃左右的熱水中，以保持反應(yīng)所需的溫度。將銅絲燒熱，迅速插入乙醇中，反復(fù)多次（如圖1），觀察并感受銅絲顏色和乙醇?xì)馕兜淖兓?］。

圖1　乙醇的催化氧化實驗

圖2　肖修鋒、符昕對乙醇催化氧化所作的實驗改進(jìn)

該實驗的目的是通過對比銅在反應(yīng)前后的顏色變化，讓學(xué)生認(rèn)識到銅在此反應(yīng)中起到催化劑的作用；通過對比反應(yīng)物和生成物氣味，讓學(xué)生認(rèn)識到生成了帶有刺激性氣味的新物質(zhì)。該實驗方法的優(yōu)點是操作簡單，安全，可明顯看到銅絲由紅變黑再變紅的現(xiàn)象，便于學(xué)生認(rèn)識到銅在乙醇的氧化過程中起到的作用。缺點是由于乙醛溶于大量乙醇中，即使反復(fù)多次，學(xué)生也很難聞到明顯區(qū)別于乙醇的味道，使得乙醇被氧化為乙醛缺少說服力。同時在分組實驗時該方法需要消耗較多的無水乙醇，增加了實驗成本。

二、滴醇生花

為了解決上述問題，肖修鋒、符昕［2］做出了主要如圖2改進(jìn)。該方法是在圓形凹狀銅片上進(jìn)行乙醇催化氧化實驗。當(dāng)銅片加熱到一定程度后滴入乙醇，能觀察到乙醇液珠在銅片上不斷滾動，液珠滾動經(jīng)過的地方，銅片立即由黑變紅，我們可將其稱之為“滴醇生花”。而后用250mL燒杯罩在銅片上方，學(xué)生能夠聞到了強烈的刺激性氣味，讓學(xué)生從感性上認(rèn)識到反應(yīng)生成了新的物質(zhì)。

通過實際操作，該方法存在以下不足:

1.圓形凹狀銅片制作較為困難，產(chǎn)生較多銅片廢料無法充分利用。

2.該方法在學(xué)生分組操作時很容易因操作不當(dāng)點燃銅片上的酒精，產(chǎn)生安全隱患。

3.收集乙醛氣體時因燒杯容積較大，刺激性氣味不明顯。

三、霧里看花

遵循簡單、安全、學(xué)生易操作的理念，筆者對該實驗做了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)為:1使用方形盒狀銅片（如圖4）代替圓形凹狀銅片；2將向銅片上滴加乙醇改為向40mL小燒杯中滴加乙醇；3將罩在銅片上方收集產(chǎn)物改為將小燒杯倒置在銅片上收集產(chǎn)物。

1.方形盒狀銅片制作

原料及儀器:銅片、剪刀。

制作過程:將銅片剪切成約為10cm×10cm大?。ㄈ鐖D4），捏緊四個邊角，將其折疊為方形盒狀。

圖3　 10cm×10cm的銅片

圖4　方形盒狀銅片

2.實驗儀器和藥品

方形盒狀銅片，三角架，酒精燈，燒杯（40mL），膠頭滴管，火柴，鐵架臺，無水酒精。

3.實驗過程及現(xiàn)象

（1）將方形盒狀銅片放在三角架上，用酒精燈灼燒，觀察顏色變化。可以看到銅片由紅色變?yōu)楹谏ㄈ鐖D5），學(xué)生很容易得出銅被氧化為氧化銅的結(jié)論。

圖5　銅片受熱被氧化

（2）繼續(xù)加熱約1分鐘，用膠頭滴管向小燒杯滴加4～6滴無水乙醇，將小燒杯倒置在銅片上，觀察燒杯覆蓋位置銅片顏色變化。少量乙醇沿?zé)瓋?nèi)壁流向銅片，使銅片在局部由黑色變?yōu)榧t色，還有部分乙醇因受熱氣化，充滿整個燒杯，使得整個燒杯覆蓋的區(qū)域全部變?yōu)榧t色，整個過程透過燒杯好似“霧里看花”（如圖6）。直觀、形象的使學(xué)生感受到銅在該實驗中所起到的作用。

圖6　乙醇催化氧化實驗裝置改進(jìn)

（3）小心取下小燒杯，感受其中氣味。學(xué)生能夠聞到明顯區(qū)別于乙醇的刺激氣味，通過直觀感受證實乙醇通過化學(xué)反應(yīng)生成了新的物質(zhì)。

4.實驗評價

（1）通過實驗改進(jìn)，學(xué)生能夠明顯聞到有刺激氣味的物質(zhì)乙醛生成，在符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的前提下進(jìn)行實驗探究。

（2）通過好似“霧里看花”般的實驗過程給學(xué)生以美的感受，增強學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的親和度。

（3）材料易得，操作簡便，過程安全，便于進(jìn)行學(xué)生分組實驗。

（4）通過4～6滴乙醇便可以產(chǎn)生明顯的實驗現(xiàn)象，大量節(jié)省藥品，綠色經(jīng)濟。

四、實驗后續(xù)處理及思考

1.實驗后續(xù)處理

銅片在實驗后因受熱變?yōu)榧t棕色或褐色，在反復(fù)使用2～3次后便很難看到銅片由紅變黑的過程，影響實驗效果。所以在銅片使用2～3次后，需將銅片浸入到稀鹽酸中，再用冷水沖洗后自然風(fēng)干，銅片即可重新使用。

2.關(guān)于該實驗的思考

通過實驗改進(jìn)，在實驗過程中學(xué)生可以明顯聞到有刺激性氣味的乙醛的味道，從而引發(fā)學(xué)生乙醇通過化學(xué)反應(yīng)生成了新的物質(zhì)的思考。在一些乙醇催化氧化實驗改進(jìn)中為了體現(xiàn)“綠色化學(xué)”理念，將該實驗改造為全封閉體系，運用銀氨溶液或新制的氫氧化銅驗證乙醛的生成。這類方法不符合高一必修階段教學(xué)要求，超出學(xué)生的認(rèn)知范圍，使實驗遠(yuǎn)離學(xué)生的認(rèn)知，不符合“真實的化學(xué)”理念。所以在敞開體系中讓學(xué)生感受刺激性氣味的物質(zhì)本身也是“真實的化學(xué)”的一部分，刻意回避往往適得其反。

［1］王祖浩.《化學(xué)2（必修）》［M］.南京：江蘇教育出版社，2014：69

［2］肖修鋒，符昕.滴醇生花—乙醇催化氧化反應(yīng)的改進(jìn)［J］.化學(xué)教育，2015，（3）：73-74

1008-0546（2015）10-0085-02

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.030

*本文系江蘇省實驗教學(xué)研究“中學(xué)化學(xué)實驗中學(xué)生思維取向調(diào)查研究”課題成果之一。