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乙醇的催化氧化创新实验设计

发布日期: 2018-04-19 10:20:55 来源:
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乙醇的催化氧化创新实验设计

开封市河南大学附属中学   牛晨   王涛

一、实验目的

催化氧化是乙醇重要的化学性质,其原理是乙醇在加热的条件下被弱氧化剂(CuO/Ag2O)氧化为乙醛。

教材中原实验的做法是:将铜丝(红色)烧至红热(变黑),随即伸入无水乙醇中,发现铜丝又变回红色,在试管口闻到刺激性气味。该实验有三处欠妥之处:第一,主要产物乙醛的检验缺乏信度。一方面,单凭闻到刺激性气味就确定生成了乙醛,欠缺科学性;另一方面,在教师演示的情况下,绝大多数学生根本无法闻到刺激性气味,这就加重了学生的质疑。第二,该实验没有对乙醛进行吸收处理,造成空气污染。第三,原实验现象的可视化效果不够理想,尤其是对产物乙醛检验的现象不明显,不适合作演示实验,但是如果设计成便于近距离观察的分组实验,则又会加重对空气的污染。

针对以上问题,本创新实验设计了一下三个方面的改进:

1.提升实验的科学性

本实验采用希夫试剂检验乙醛。

希夫试剂,又称品红亚硫酸试剂,是将SO2通入品红溶液中直至无色得到的溶液(另一种制法为:向品红溶液中加入足量无水Na2SO3,再向其中加入稀盐酸至溶液变为无色)。该试剂遇醛基即变为紫红色,在有机化学中常用来鉴别醛基。

2.渗透绿色化学理念

本实验通过改进装置,实现实验的微型化,并采用KMnO4(H+)溶液吸收乙醛,避免了污染。

3.促进实验可视化

本实验引入同屏传送技术来提高实验现象的可视化效果。具体包括摄录整个实验过程,通过回放、暂停便于教师讲解、学生回忆实验的关键现象。

 

二、实验装置及药品

1.主要仪器及用品:

    便携移动设备(Ipad、手机均可)及相关同屏硬件;

铁架台、后具支试管、封口的乳胶塞、1mL注射器、棉花、酒精灯。

2.试剂:无水乙醇、铜片、希夫试剂、KMnO4(H+)溶液

3.装置:

 

 

KMnO4(H+)

具支试管

希夫试剂

铜片

无水乙醇

乳胶塞

 

三、实验过程

1.用1mL注射器吸取约0.8mL无水乙醇备用;

2.按装置图所示,在具支试管中依次放入铜片、蘸有希夫试剂的棉花、蘸有KMnO4(H+)溶液的棉花,并用封口的乳胶塞将支管口塞住;

3.将ipad与显示屏关联,并调整好iPad的拍摄角度,开启录制模式;

4.用酒精灯对准铜片加热直至铜片变黑;

 

 

刚开始加热

 

 

 

铜片已变黑

 

5.停止加热,将注射器针头扎入乳胶塞,对准铜片,注入约0.6mL乙醇;

6.观察现象:铜片又变红,希夫试剂变为紫红色,KMnO4(H+)变为褐色。

 

7.再取一个蘸有希夫试剂的棉花团,将注射器中剩余的乙醇打在棉团上,观察现象:试剂不变色。

8.结束录制,回放实验过程,定格关键现象画面并对其原理讲解分析。

四、实验效果及效果评价

 

实验效果

效果评价

1.希夫试剂检验乙醛针对性强,灵敏度高,现象明显。

符合科学性原则

2.实验装置简单,操作简便,药品用量小,反应迅速。

符合简约性原则

3.KMnO4(H+)吸收乙醛避免污染。

符合绿色化学原则

4.同屏传送技术将实验的关键现象极大程度呈现。

符合可视化原则

5.整体效果:

简单快捷绿色化,演示分组两相宜。

符合实用性原则,能很好地满足教学需要,具有推广价值。