第七章第三节创新实验：乙醇的催化氧化实验的简化和趣味性改进 教学设计 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版高中化学必修二第七章第三节创新实验：乙醇的催化氧化实验的简化和趣味性改进 一、使用教材 乙醇的催化氧化实验，是在研究乙醇的化学性质时重要的实验之一。在人教版（2019）化学教材必修二第七章第三节乙醇与乙酸中，乙醇的催化氧化依然采用与人教版（2003）高中化学教材必修二第三章第三节，生活中的有机物——乙醇的教学内容相同的实验方案。内容为：在一支试管中加入少量乙醇，取一根铜丝，下端绕成螺旋状，在酒精灯上灼热后，插入乙醇中，反复几次。实验中要注意观察反应现象，小心闻试管中液体产生的气味。 二、实验器材 无水乙醇、铜丝、蝴蝶状铜片、硫酸铜溶液、2 mol/L氢氧化钠溶液、酒精灯、锥形瓶、50 mL集气瓶、500 mL注射器一个等。 三、实验创新要点 该实验的实验目的是为验证在Cu的催化作用下，乙醇被氧化为了有刺激性气味的乙醛，我们在做实验过程中，有一个最基本的要求，操作简洁，现象明显，并且环保。因此，课本实验仍然存在一定的改进空间。1实验操作可以更加简洁，2通过教材上的方法进行实验操作，不能很好的体现实验放热，3乙醇在实验过程中实验过程中会挥发，对学生通过气味鉴别造成干扰。4通过产生刺激性气味的气体来证明生成乙醛不够严谨5乙醛有毒，挥发到空气中，对师生的健康会造成一定的影响。基于以上的思考，我们结合教学实际，对教材实验进行了改进，意在提升实验的简洁性、趣味性、科学性和安全性 四、实验教学内容 第一组：（1）向锥形瓶中加入少量无水乙醇； （2）将下端绕成螺旋状的铜丝置于酒精灯上灼烧（图1），并趁热迅速放置在无水乙醇液面上方，上下移动铜丝； 现象：铜丝下端由黑色变为红色（图2），将铜丝上移，铜丝迅速变为黑色（图3），下移又变为红色（图4）。 图1 图2 图3 图4 第二组：（1）向50 mL集气瓶加入少量无水乙醇； （2）将铜丝连接的蝴蝶状铜片置于酒精灯上灼烧（图5），并迅速放置在无水乙醇液面上方； 现象：蝴蝶状铜片持续发光（图6），铜片上移灯光变暗（图7），铜片下移灯光变亮（图8），且发光可以持续较长时间。 图5 图6 图7 图8 第三组：（1）向50 mL集气瓶加入少量无水乙醇； （2） 按图示（图9、图10）连接好装置，并检验装置的气密性； 图9 图10 （3） 将蝴蝶状铜片置于酒精灯上灼烧（图11），并趁热迅速放置在无水乙醇液面上方； （4） 用500 mL注射器抽入空气，同时将产生的乙醛蒸汽吸入注射器中（图12）； （5）将收集到的气体注入新制氢氧化铜悬浊液中（图14），水浴加热，检验产物乙醛。 现象：蝴蝶状铜片持续发光（图13），用注射器吸气时，带入空气进入装置反应，并将产生的乙醛气体吸入注射器中收集。将收集到的气体注入新制氢氧化铜悬浊液中，放入热水浴中，一段时间后产生砖红色沉淀（图15、图16）。 图11 图12 图13 14图 图15 图16 五、实验效果评价 第一组实验将教材实验简洁化，无需重复“加热铜丝”和“插入乙醇”的操作，直接利用加热后铜丝的热量，促使乙醇挥发，将CuO还原为Cu单质，乙醇与氧气在铜的催化作用下持续发生反应，在铜丝上下移动的过程中可明显观察到铜丝颜色变化。因为铜丝在上移接触到氧气时变为黑色，下移接触到乙醇蒸汽时变为红色。特别是当铜丝处于锥形瓶中段时，其表面可以观察到明显的红黑交替现象，以此证明Cu在反应中的催化作用，从而得出反应本质为空气中的氧气与锥形瓶中的乙醇反应的结论。同时我们发现，乙醇蒸汽被氧化为乙醛气体后，形成乙醇、乙醛混合气体，迅速挥发至空气中，产生强烈的刺激性气味。 第二组实验增强了实验的趣味性，采用蝴蝶状铜片进行实验，具有较强的视觉美感。该实验采用在光线较暗的环境中进行，实验过程中，我们将蝴蝶状铜片灼烧至红热，并迅速用试管夹将其放置在乙醇液面上方，在黑暗环境中，可明显观察到蝴蝶状铜片持续发光，即可得出该反应向外界释放能量的结论。 第三组实验是在第二组实验基础上增强严谨性。将装置进行了改进，增加了橡皮塞和导气管，左侧导气管伸入液面以下，右侧导管与注射器相连，利用注射器抽气过程中将产生的乙醛一并吸入，在重复多次后，我们将收集到的乙醛注入新制氢氧化铜溶液中，以此检验乙醛的生成。 实验过程中需要注意的是，铜丝和蝴蝶铜片必须加热至红热，以此提供足够的反应能量。 我们将改进后的实验带入课堂，学生实际操作简洁，现象直观，效果较好。一线教师可根据自身需求，选择适合的方案，从而可以提高课堂效率或提高趣味性。 学科网（北京）股份有限公司 $$