乙醇在铜催化下与氧气反应生成乙醛的实验是学习乙醇重要性质的传统方法,中学化学教材[1]安排实验操作是,在试管里加2mL乙醇,把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯火焰上加热,使铜丝表面生成一薄层黑色的氧化铜,立即把它插入盛有乙醇的试管里(图1),这样反复操作及此,注意生成乙醛的气味,并注意观察铜丝表面变化。对于这个实验的改进,化学教育工作者也在不断的探索与研究[2～6]。但上述所有实验存在着明显的缺点,(1)现象可观察性不强,不能起到课堂演示作用,作为演示实验,所产生的现象都应使每位学生可清楚地观察到现象;(2)采用闻的方法不可靠,并且乙醛有刺激性气味,对人体不利,不符合当前绿色环保实验的要求;(3)操作过程的实验现象不明显,操作过于繁琐;(4)其反应过程生成的水不能在实验现象中演示出来,不能完全的体现本实验的实验本质与原理。
乙醇氧化生成乙醛的实验,弥补传统方法的不足和增加实验创新的是本文的亮点,本文就上述实验中的装置、现象、操作、环保等方面进行创新与改进的探索。
1实验用品
试剂:无水乙醇、CuO粉末、无水CuSO4粉末、对品红盐酸、亚硫酸氢钠、浓盐酸等仪器:Ф1cm、12cm长的两通硬质试管、橡胶塞、镊子、酒精灯、烧杯250mL、脱脂棉等。
2实验步骤
2.1制备希夫试纸[7]
溶解0.2g对品红盐酸于100mL热水中、冷却后,加2g亚硫酸氢钠和浓硫酸,最后用蒸馏水稀释200mL(储存备用),实验时取一张滤纸,用剪刀剪成直径略大于试管的圆片,滴取希夫试剂数滴均匀地浸湿圆片滤纸,即制得所需试纸。
2.2实验流程
取Ф1cm、12cm的两通玻璃试管,在离管口4cm处装CuO粉末,另一端塞上脱脂棉,并用滴管吸取无水乙醇滴在棉团上,浸透即可,立即套上橡胶塞,再在试管管口装上无水CuO粉末且管口略朝下,固定于铁架台上(图2)。
2.3实验现象
如图2连接好装置,用酒精灯在CuO粉末处加热,半分钟后把酒精灯移往脱脂棉处慢慢加热脱脂棉时,再用镊子夹一希夫试纸靠在管口,则很快就会清楚地看到黑色的CuO粉末变成红色的单质铜,白色的无水CuSO4粉末变成蓝色CuSO4·5H2O,且试管口的希夫试滤纸也变成紫红色。
3实验讨论
(1)从图2可知,实验装置简单明了,易操作,两通管可用破的试管代替,废物利用,加强学生对回收利用的意识,提高对资源充分利用的能力。
(2)实验现象明显直观,符合化学演示实验的要求,并全面体现了本实验的原理与本质;
①改进后的实验其不同的颜色实验现象更明显突出,真正符合演示实验的要求,全体同学可直接看清楚不同的颜色变化,增加了实验的趣味性,烘托课堂气氛可提高学生学习的积极性,可激发学生的学习欲望,使之处于兴奋状态,继而创设问题情境,讨论各种现象的产生原因,这样老师与学生就可以相互讨论,在讨论中解决问题疑惑,形成师生互动。
②改进的乙醇氧化生成乙醛实验,还可以清楚地从现象中知道乙醇氧化过程也产生了水,使学生对醇氧化产物有一个全面的直观认识,加深了对乙醇的了解和掌握,全面体现了本实验的原理与本质。教师可以通过类似的实验过程中设问“为什么有水生成?”,激励学生产生强烈的求知欲望从而主动地获取知识,充分发挥学生的智力潜能,积极地去思考和探索,分析问题、解决问题。
(3)微型、绿色、节俭化的实验得到了充分的体现本实验试剂用量少、污染减小,希夫试纸可以吸收的尾气乙醛,而生成的CuSO4·5H2O与Cu的极易分离回收再利用,符合教学大纲的实验教学要强化环境意识,提倡化学实验的绿色化。
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