烃的衍生物中三个重要的探究性实验例析

顾兆俊

(江苏省盐城中学)

探究性化学实验能全面培养学生综合运用所学知识的迁移能力、分析问题和解决问题的能力、语言文字表达能力以及逻辑思维能力,是高考的热点和难点.探究性化学实验要求学生能透过实验现象分析反应的本质,排除副反应或副产物及其他因素的干扰,得出正确的实验结论.常考的探究性实验有乙醇的消去反应(检验乙烯)、卤代烃的水解反应(检验卤素原子)、卤代烃的消去反应.

乙醇在浓硫酸的作用下,加热到170 ℃发生分子内脱水生成乙烯和水,但由于浓硫酸有脱水性,实验过程中浓硫酸还会把乙醇脱水碳化,在加热条件下碳与浓硫酸再发生氧化还原反应生成CO2和SO2,SO2既能使溴水褪色也能使酸性KMnO4溶液褪色,因此,在检验乙烯时要注意排除SO2的干扰.

例1下列实验组合错误的是( ).

图1

分析浓H2SO4将C2H5OH 脱水碳化生成单质C,在加热条件下,C 和浓H2SO4反应产生CO2、SO2和H2O.同时乙醇易挥发,挥发出乙醇蒸气,且C2H5OH 和SO2都能使酸性KMnO4溶液褪色,C2H5OH 溶于水,SO2能与FeCl3溶液发生氧化还原反应,用FeCl3溶液可以除去SO2,选项A 实验组合正确.SO2不能完全被水吸收,选项B 实验组合错误.C2H5OH 易溶于水,SO2能与NaOH 溶液反应,因此NaOH 溶液能同时除去乙醇和SO2,选项C实验组合正确.SO2能使溴水褪色,NaOH 溶液能同时除去乙醇和SO2,选项D 实验组合正确.答案为B.

点评评判实验装置是否符合实验要求,首先要明确实验目的是检验什么气体,需用什么试剂检验,同时还要分析实验中会混有哪些杂质气体,这些杂质气体的存在是否会对主要物质的检验产生干扰?如果有干扰,应该选用什么试剂除去等.另外,还要注意除杂过程中不能引入新的杂质,例如,检验CH4气体中是否含有乙烯,可选用溴水或溴的CCl4溶液或酸性KMnO4溶液,若除去CH4气体中的乙烯气体,只能选用溴水或溴的CCl4溶液,若用酸性KMnO4溶液,乙烯被氧化成CO2气体,引入了新的杂质.

卤代烃能发生水解反应和消去反应.卤代烃是非电解质,不能电离出卤素离子,要检验卤代烃中的卤素原子,必须通过卤代烃的水解反应生成卤素离子,卤代烃水解时需要在碱性条件下加热进行,而检验卤素原子需要用AgNO3溶液.为了防止AgNO3在碱性条件下生成AgOH 沉淀干扰卤素离子的检验,要先酸化排除碱性干扰.卤代烃的消去反应是在醇与NaOH 混合溶液中加热进行的,生成的乙烯中混有乙醇,由于乙醇易挥发且能使酸性KMnO4溶液褪色,因此要先用水洗除去乙醇,排除干扰.

例2下列实验现象和结论不正确的是( ).

分析卤代烃消去的原则是:与卤素原子直接相连的邻碳上有H 原子,若邻碳上无H 原子则不能发生消去,选项A 正确,不符合题意.溶液没有酸化,看不到浅黄色沉淀,选项B错误,符合题意.产生的气体通入水中可除去乙醇,酸性KMnO4溶液褪色,证明有机物M 发生了消去反应,生成了不饱和烃,选项C正确,不符合题意.乙醇易挥发,但不能和溴水反应,溴水褪色,证明有机物M 发生了消去反应生成了不饱和烃,选项D 正确,不符合题意.答案为B.

点评所有的卤代烃都可以发生水解反应,但不一定都能发生消去反应.卤代烃的消去反应要在NaOH 的乙醇溶液中加热,由于乙醇有挥发性,产生的气体中混有乙醇蒸气,由于乙醇不能与溴水反应,但能与酸性高锰酸钾溶液反应,因此用酸性KMnO4溶液检验消去产物时要除去乙醇,用溴水检验消去产物时不需要除去乙醇.卤代烃的水解反应是在NaOH 水溶液中加热进行的,检验卤素离子时一定要用HNO3酸化.

糖类中淀粉、蔗糖都可以在H2SO4作用下水解生成葡萄糖,要检验葡萄糖,需要用新制的Cu(OH)2悬浊液,而该反应需要在碱性条件下进行,因此在加入新制的Cu(OH)2悬浊液前要先加碱中和H2SO4.

例3由下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( ).

分析检验蔗糖水解后生成的葡萄糖,应在碱性条件下,选项A 没有加碱至碱性,不能检验葡萄糖,错误.稀硫酸是淀粉水解反应的催化剂,检验水解产物葡萄糖的存在时应先向水解后的溶液中加入NaOH 溶液中和催化剂硫酸,并使溶液显碱性,然后再加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热,根据溶液中是否产生砖红色沉淀进行判断,选项B 错误.无论蔗糖部分水解还是完全水解,都会产生还原性糖,实验现象相同,选项C错误.在试管中加入2 mL 淀粉溶液和少量唾液淀粉酶,温水浴3～5 min,冷却后加入少量新制Cu(OH)2悬浊液,加热后观察到砖红色沉淀,说明淀粉水解生成了葡萄糖,选项D 正确.答案为D.

点评检验葡萄糖必须在碱性条件下与新制Cu(OH)2悬浊液反应,因此凡是用稀硫酸作催化剂,反应后要用NaOH 溶液中和硫酸,使溶液显碱性,如果没有用稀硫酸作催化剂,则不需要加碱.

总之,探究化学反应的生成物,需要考虑反应是在酸性还是在碱性条件下进行的,酸性或碱性条件对产物的检验会有何影响;还要考虑发生什么副反应,副反应产物对产物的检验有何干扰,如何消除干扰才能确保实验的准确性.

(完)