對葡萄糖兩個還原性實驗條件的探究

■浙江省杭州外國語學校高二(4)班

現(xiàn)行高中化學教材中，葡萄糖的銀鏡反應及與新制氫氧化銅反應的實驗常被用來判斷葡萄糖分子中具有醛基的結構，蘇教版《化學2(必修)》教材中還介紹了這兩個實驗的具體方案。我們在多次實驗中發(fā)現(xiàn)了一些問題，如在第一個實驗中，除比較耗時外，有時還會出現(xiàn)銀鏡不均勻、不明顯的現(xiàn)象；而在第二個實驗中，由于要用酒精燈加熱，會導致氧化銅的出現(xiàn)而使磚紅色偏黑。為此，我們查閱了相關資料，對這兩個實驗的外界條件作了探究，并改進了實驗。

一、對葡萄糖銀鏡反應的實驗探究

我們在常溫下對試劑的濃度、用量、試劑滴加的順序作了探究，具體如下。

1.實驗過程與現(xiàn)象。

(1)取5支潔凈試管，分別加入2mL2%的硝酸銀溶液，然后一邊搖動試管，一邊逐滴加入2%的氨水至產(chǎn)生的沉淀剛好溶解為止，制得澄清的銀氨溶液，標上編號。

(2)在試管1中滴入1mL10%的葡萄糖溶液，振蕩后靜置，發(fā)現(xiàn)無明顯現(xiàn)象。

(3)在試管2、3中各滴入8～10滴25%的氫氧化鈉溶液，即產(chǎn)生褐色沉淀，再在試管2中加入1mL10%的葡萄糖溶液，試管3中加入1mL20%的葡萄糖溶液，振蕩后靜置，發(fā)現(xiàn)均有黑色沉淀物，同時試管壁上只有少量銀鏡。

(4)在試管4中加入1mL10%的葡萄糖溶液，在試管5中加入1mL20%的葡萄糖溶液，振蕩均勻，再各滴加8～10滴25%的氫氧化鈉溶液，振蕩后靜置，可發(fā)現(xiàn)試管5的管壁上很快就有大量的光亮銀鏡，而試管4約過半分鐘后在管壁上也有較多的光亮銀鏡。

(5)另取一支潔凈試管，向其中加入2mL2%的硝酸銀溶液，振蕩試管，同時加入1mL20%的葡萄糖溶液，再滴加8～10滴25%的氫氧化鈉溶液，即刻出現(xiàn)大量黑色沉淀。若往該沉淀中加入稀硝酸，則沉淀溶解，而加入足量的氨水則沉淀未消失。

2.實驗結論。

(1)銀鏡反應在堿性條件下更容易進行，有資料表明醛基在堿性條件下更易被氧化，當向溶液中加入一定量的堿后，反應速率就加快了，可在常溫下形成銀鏡。

(2)增加葡萄糖溶液的濃度可以增大反應速率，加快銀鏡的形成。

(3)從實驗的結果來看，氧化銀也可以氧化醛基，也有資料說銀鏡反應中的氧化劑實際上是氧化銀，而銀氨絡離子主要起到調(diào)節(jié)銀離子被還原的速率的作用，以便形成較好的銀鏡。以上(3)和(4)兩個實驗得到的結果有差異大概是這個原因。

二、對葡萄糖還原新制氫氧化銅的實驗探究

蘇教版《化學2(必修)》教材設置的實驗方案為：在試管中加入2mL10%的氫氧化鈉溶液，滴加4～5滴5%的硫酸銅溶液，再加入2mL10%的葡萄糖溶液，加熱，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。我們在實驗中發(fā)現(xiàn)若直接用酒精燈加熱，會因為氧化銅的產(chǎn)生而使磚紅色沉淀偏黑。為此，我們對實驗中所用試劑的濃度、用量、反應溫度作了探究。

1.實驗過程與現(xiàn)象。

(1)取6支潔凈試管并編號，在1號～5號試管里加入2mL10%的氫氧化鈉溶液，振蕩試管，再各滴加4～5滴5%的硫酸銅溶液；在6號試管里加入2mL20%的氫氧化鈉溶液，振蕩試管，再滴加4～5滴5%的硫酸銅溶液，以上均制得含氫氧化鈉的氫氧化銅懸濁液。

(2)在試管1中加入2mL10%的葡萄糖溶液，置于50℃的熱水浴中加熱，發(fā)現(xiàn)很快出現(xiàn)磚紅色沉淀。

(3)在試管2、6中同時加入2mL10%的葡萄糖溶液，置于40℃的熱水浴中加熱。發(fā)現(xiàn)約過30s后試管2中開始出現(xiàn)綠色，隨后變?yōu)辄S色沉淀，大約1.5min后變?yōu)榇u紅色沉淀，而試管6中的反應速率要稍快些，但相差不多。

(4)在試管3中加入2mL20%的葡萄糖溶液，置于40℃的熱水浴中加熱，發(fā)現(xiàn)約20s后，溶液開始出現(xiàn)綠色，隨后轉化為黃色，再過約1min后轉化為磚紅色。

(5)在試管4中加入2mL10%的葡萄糖溶液，同時在試管5中加入2mL20%的葡萄糖溶液和約0.5g葡萄糖固體，置于約25℃的溫水浴中，發(fā)現(xiàn)約過2.5min后試管4開始出現(xiàn)綠色，而試管5在2min左右出現(xiàn)綠色，隨后它們均慢慢變?yōu)辄S色沉淀，最后轉化為磚紅色沉淀。

(6)若在15℃左右的溫度下重復以上實驗，發(fā)現(xiàn)要使溶液變綠色，均需要10min以上的時間。

2.實驗結論。

(1)按教材所說的配制氫氧化銅時所用的硫酸銅及氫氧化鈉的用量，事實上已是堿性環(huán)境，得到的其實是氧化性更強的Cu(OH)2-4，這是實驗要獲得成功的必需條件。

(2)葡萄糖溶液的濃度也重要，使用較高濃度的葡萄糖溶液，反應速率明顯加快。

(3)溫度當然是反應的重要條件之一，但在50℃以上的溫度時，按教材所用試劑的濃度，反應已經(jīng)能夠快速進行，為了使得到的磚紅色沉淀更鮮艷，建議采用水浴加熱，而不要用酒精燈直接加熱。