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乙醇催化氧化改进实验的再探究 　　摘要：为完善教材中乙醇催化氧化的实验方法，在对一种改进方法实践的基础上，探究了实验中无水CuSO4的制备、催化剂铜丝的选择、乙醇与无水CuSO4的最佳加入量等问题。同时为了优化实验，对其冷凝方式和加热仪器也进行了改进。 　　关键词：乙醇催化氧化；无水CuSO4制备；冷凝方式；加热仪器；实验探究 　　文章编号：1005?C6629（2017）3?C0077?C03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 　　乙醇的催化氧化反应是人教版必修二第三章第三节“生活中两种常见的有机物”中的重要内容[1]。为了让学生在学习这一部分内容时，能对反应现象和产物有更直观的观察和认知，在进行这部分内容的教学设计之初，笔者就查阅了大量有关该实验的文章，了解了很多乙醇催化氧化的实验方法。其中一篇在《化学教学》2014年第10期上发表的“乙醇催化氧化反应实验的再改进”的文章[2]引人关注，该文主要围绕以下三点对教材实验进行了改进：（1）使用无水CuSO4，利用白色无水CuSO4遇水变蓝的特性，说明反应有水生成。（2）减少乙醇用量，利用炽热铜丝接触少量乙醇产生的乙醇蒸气在铜丝表面发生反应，使产生的刺激性气味更加明显。（3）使用橡皮塞塞住试管，减少了生成物逸出[3]。文中装置如图1所示。 　　认真阅读分析后认为：上述的实验改进方法很好，若将其运用到实际教学中，将能有效地完善教材中演示实验方法的不足。 　　在这一动机的驱动下，对该文所提的实验方法进行了实践。按照文章中所描述的实验过程，为了能达到该实验的最佳效果，进行了反复多次实验。经历了不断地遇到问题、探究问题、解决问题及实验的优化改进等过程后，更加深了对该实验的理解，现将实验过程中出现的问题及一些具体做法描述如下。 　　1 无水CuSO4的制备 　　实验中需要利用CuSO4?5H2O加热制取白色无水CuSO4。实验之初，用蒸发皿加入CuSO4?5H2O，直接在酒精灯上加热。加热一段时间后，发现得到的无水CuSO4颜色并不是像我们平时熟知的白色，而是有一些偏灰色，并且在加热的过程中，还产生了刺激性的气味。查阅相关资料，得知CuSO4?5H2O加热至650℃时，可分解为CuO和SO3气体。了解了这个原因后，再次实验时，对之前的制取方法做了一些调整：为了降低蒸发皿的受热温度，先加上石棉网，再将蒸发皿放在石棉网上进行加热（如图2所示）。为了防止蒸发皿底部的CuSO4?5H2O分解产生水时结块，确保所有的CuSO4?5H2O能够均匀地受热分解，在加热过程中，还要用玻璃棒不停地进行搅拌，通过这样处理后，基本上得到了白色的无水CuSO4。 　　2 催化剂铜丝的选取 　　由于多次实验均未得到文章中所描述的无水CuSO4明显变蓝的现象，估计是因为水的产生量过少，才导致了这一现象不明显。实验中的水是由乙醇与氧化铜发生氧化还原反应产生的，如果在反应时能提高乙醇与氧化铜的接触面积，可能会增加水的产生量。接下来在具体操作中，从增加铜丝匝数和选择不同粗细的铜丝展开了实验。 　　通过多次对比实验，发现利用物理电学实验中使用的漆包线效果最好。将其绑在一根带橡皮塞的铁丝上，螺旋缠绕到大约7cm长，再依次按照文章中描述的方法进行实验，经过了3次重复实验后，无水CuSO4外围终于出现了明显的变蓝现象。需要注意的是，在使用漆包线做实验时，由于其外层有绝缘漆，在进行实验前需加热燃烧除尽。 　　3 乙醇与无水CuSO4的最佳加入量 　　在多次的实验摸索中，发现无水CuSO4加入量为1小药匙（大约1克），刚好覆盖住试管的底部[5]，乙醇的使用量如作者所描述，以10滴（0.5mL）为宜[6]。在滴加过程中，将乙醇尽量滴至试管底部无水CuSO4的中心位置，保持周边无水CuSO4干燥，当冷凝水沿试管壁流向试管底部时，周边无水CuSO4变蓝与中间白色的CuSO4能够形成强烈的对比效果。 　　按照该文的实验改进方法，通过反复的实验探究，终于较为明显地做出了文中描述的实验现象[7]。具体现象如下：铜丝自下而上迅速由黑变为红色，经过一段时间，试管温度降低，有液体冷凝回流至试管底部，底部白色的无水CuSO4边缘出现少量蓝色（若想得到更为明显的实验对比效果，则需要重复实验2～3次），打开橡皮塞，闻到了较为明显的刺激性气味。 　　4 实验的再改进 　　4.1 出现的问题 　　由于一味地寻求增加水的产生量，将铜丝匝数增加得比较多，因此产生了一些负面影响。铜丝量过大，加热时铜丝温度过高，加之该反应也是放热反应，两方面温度因素叠加，导致试管底部温度过高，使无水CuSO4和生成的水之间形成了一个高温区域，阻碍了水与无水CuSO4的结合。甚至在好几次实验过程中，还出现了由于试管内部温度过高，导致气体压强过大，将