重铬酸钾酸性溶液与乙醇反应的实验探究
2022-06-08
摘要：针对中学化学教材中缺乏明确的浓度条件，对重铬酸钾不同浓度的酸性溶液与乙醇反应的实验进行了探究。结果表明，一般演示实验，可选取90%的硫酸和2%的重铬酸钾溶液，以体积比为1：1配比所得重铬酸钾酸性溶液，实验效果最为明显，更适合学生观察探究。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词：重铬酸钾溶液；乙醇；浓度配比；化学实验探究
文章编号：1005–6629（2014）2–0047–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 探究问题的提出
现行普通高中化学新课程人教版《有机化学基础》（选修5）第52页实验[3-2]介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶液氧化，说明乙醇具有一定的还原性，这是新课程增加的实验。
在教材里，该实验介绍比较笼统，对于重铬酸钾溶液浓度以及酸性溶液的浓度没有详细的介绍。在《教师教学用书》第57页只简单地叙述重铬酸钾酸性溶液是K2Cr2O7晶体溶于水，再加入稀硫酸配制而成。按常规配制重铬酸钾的酸性溶液，只要在配制好的重铬酸钾溶液中加入少量稀硫酸（或数滴浓硫酸）使其呈酸性即可。
笔者在试管中取按上法配制的重铬酸钾酸性溶液2 mL，再滴加5～6滴95%乙醇，振荡后无任何现象发生，反复振荡，其振荡结果还是不能看到溶液变为绿色（或暗绿色），给教学演示造成了困惑和不便。为了弄清问题的真正原因，进行了一系列的探究对比实验，取得了显著实验效果，并在本校化学教学中广泛应用，受到了同事的肯定与好评。将探究实验的过程及结果阐述如下，与各位同仁交流和共享。
2 背景资料查阅综述
在酸性介质中，乙醇可定量被重铬酸钾酸性溶液氧化，在此氧化过程中，氧化前后溶液的颜色将由六价铬（Cr6+）橙红色被还原为三价铬（Cr3+）后而显绿色或（青色）。乙醇被重铬酸钾酸性溶液氧化的化学方程式如下： 94.1 g/100g水），因此，在配制10%的重铬酸钾溶液的过程中，发现室温时溶液已饱和，如溶于热水中，当温度降低的时候，又有重铬酸钾晶体析出，这说明过浓的重铬酸钾溶液不适合此实验。在配制重铬酸钾酸性溶液时可先加热使之完全溶解后，再加相应浓度的硫酸。
笔者还查阅了一些资料，发现目前已有不少学者对此实验进行一系列的对比实验，其研究结果各有不同。
基于所查资料获得的信息，为了研究问题的方便，笔者分别设定了四组实验：以硫酸浓度为90%、70%、50%、30%和重铬酸钾溶液浓度为5%、2%、1%的不同体积比的混合；分别向各组所得混合液中加入等量的乙醇溶液，观察溶液的颜色变化。
3 实验设计方案
3.1 实验药品与仪器
药品：浓硫酸、95%乙醇溶液、重铬酸钾晶体
仪器：烧杯、试管、胶头滴管、量筒、托盘天平
3.2 实验步骤及现象
把已配置好的浓度为90%、70%、50%、30%的硫酸与浓度为5%、2%、1%的重铬酸钾溶液以不同体积比混合，然后分别向其中加入等量的乙醇溶液，观察实验现象，并作记录（实验记录如表1～4，具体实验操作过程略）。
4 实验分析及结论
经分析上述实验记录中的现象可得出如下结论：
（1）浓度为1%的K2Cr2O7溶液与各浓度的硫酸混合后，与乙醇的反应速率比较慢，溶液颜色的变化也不够明显；浓度为30%的硫酸与各浓度的K2Cr2O7溶液混合后，与乙醇的反应速率也比较缓慢，且溶液颜色变化也很缓慢，故不宜选取。
（2）当硫酸溶液的浓度为50%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率比较缓和，在V（H2SO4）： V（K2Cr2O7）为1：1时，溶液颜色渐变过程明显，适合于演示实验。
（3）当硫酸溶液的浓度为70%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率比较快，滴入乙醇时可以清晰地看到溶液从浅绿色渐变为蓝色的全过程。在V（H2SO4）：V（K2Cr2O7）为2：3时，溶液颜色渐变过程明显，最终为亮蓝色，这个浓度配比也适合于演示实验。
（4）当硫酸溶液的浓度为90%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率很快，在V（H2SO4）：V（K2Cr2O7）为2：3和1：1时，向其中加1滴乙醇，溶液颜色渐变效果最为明显（很快溶液颜色变为鲜绿色）。
综上所述，用上述方法配比得到的重铬酸钾酸性溶液与95%的乙醇反应，实验效果大多显著。但从各溶液的用量和反应溶液的颜色渐变程度来看，一般演示实验，可选取90%的硫酸和2%的重铬酸钾溶液，以体积比为1：1配比所得重铬酸钾酸性溶液，实验效果最为明显，更适合学生观察探究。
5 实验说明
当硫酸溶液的浓度为90%时，不同浓度的K2Cr2O7溶液和H2SO4溶液混合时，会有大量的热放出，试管壁非常烫手，且有滋滋的响声。因此，实验时应注意安全。
参考文献：
[1]罗世翠，李铜.重铬酸钾酸性溶液和乙醇反应的实验探究[J].教学实验与仪器，2011，（9）：34.
[2]曾昭琼主编.有机化学（第三版上册）[M].北京：高等教育出版社，1991：288.
[3]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1992：855.
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关键词：重铬酸钾溶液；乙醇；浓度配比；化学实验探究
文章编号：1005–6629（2014）2–0047–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 探究问题的提出
现行普通高中化学新课程人教版《有机化学基础》（选修5）第52页实验[3-2]介绍了乙醇被酸性重铬酸钾溶液氧化，说明乙醇具有一定的还原性，这是新课程增加的实验。
在教材里，该实验介绍比较笼统，对于重铬酸钾溶液浓度以及酸性溶液的浓度没有详细的介绍。在《教师教学用书》第57页只简单地叙述重铬酸钾酸性溶液是K2Cr2O7晶体溶于水，再加入稀硫酸配制而成。按常规配制重铬酸钾的酸性溶液，只要在配制好的重铬酸钾溶液中加入少量稀硫酸（或数滴浓硫酸）使其呈酸性即可。
笔者在试管中取按上法配制的重铬酸钾酸性溶液2 mL，再滴加5～6滴95%乙醇，振荡后无任何现象发生，反复振荡，其振荡结果还是不能看到溶液变为绿色（或暗绿色），给教学演示造成了困惑和不便。为了弄清问题的真正原因，进行了一系列的探究对比实验，取得了显著实验效果，并在本校化学教学中广泛应用，受到了同事的肯定与好评。将探究实验的过程及结果阐述如下，与各位同仁交流和共享。
2 背景资料查阅综述
在酸性介质中，乙醇可定量被重铬酸钾酸性溶液氧化，在此氧化过程中，氧化前后溶液的颜色将由六价铬（Cr6+）橙红色被还原为三价铬（Cr3+）后而显绿色或（青色）。乙醇被重铬酸钾酸性溶液氧化的化学方程式如下： 94.1 g/100g水），因此，在配制10%的重铬酸钾溶液的过程中，发现室温时溶液已饱和，如溶于热水中，当温度降低的时候，又有重铬酸钾晶体析出，这说明过浓的重铬酸钾溶液不适合此实验。在配制重铬酸钾酸性溶液时可先加热使之完全溶解后，再加相应浓度的硫酸。
笔者还查阅了一些资料，发现目前已有不少学者对此实验进行一系列的对比实验，其研究结果各有不同。
基于所查资料获得的信息，为了研究问题的方便，笔者分别设定了四组实验：以硫酸浓度为90%、70%、50%、30%和重铬酸钾溶液浓度为5%、2%、1%的不同体积比的混合；分别向各组所得混合液中加入等量的乙醇溶液，观察溶液的颜色变化。
3 实验设计方案
3.1 实验药品与仪器
药品：浓硫酸、95%乙醇溶液、重铬酸钾晶体
仪器：烧杯、试管、胶头滴管、量筒、托盘天平
3.2 实验步骤及现象
把已配置好的浓度为90%、70%、50%、30%的硫酸与浓度为5%、2%、1%的重铬酸钾溶液以不同体积比混合，然后分别向其中加入等量的乙醇溶液，观察实验现象，并作记录（实验记录如表1～4，具体实验操作过程略）。
4 实验分析及结论
经分析上述实验记录中的现象可得出如下结论：
（1）浓度为1%的K2Cr2O7溶液与各浓度的硫酸混合后，与乙醇的反应速率比较慢，溶液颜色的变化也不够明显；浓度为30%的硫酸与各浓度的K2Cr2O7溶液混合后，与乙醇的反应速率也比较缓慢，且溶液颜色变化也很缓慢，故不宜选取。
（2）当硫酸溶液的浓度为50%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率比较缓和，在V（H2SO4）： V（K2Cr2O7）为1：1时，溶液颜色渐变过程明显，适合于演示实验。
（3）当硫酸溶液的浓度为70%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率比较快，滴入乙醇时可以清晰地看到溶液从浅绿色渐变为蓝色的全过程。在V（H2SO4）：V（K2Cr2O7）为2：3时，溶液颜色渐变过程明显，最终为亮蓝色，这个浓度配比也适合于演示实验。
（4）当硫酸溶液的浓度为90%、K2Cr2O7溶液的浓度为2%时，反应速率很快，在V（H2SO4）：V（K2Cr2O7）为2：3和1：1时，向其中加1滴乙醇，溶液颜色渐变效果最为明显（很快溶液颜色变为鲜绿色）。
综上所述，用上述方法配比得到的重铬酸钾酸性溶液与95%的乙醇反应，实验效果大多显著。但从各溶液的用量和反应溶液的颜色渐变程度来看，一般演示实验，可选取90%的硫酸和2%的重铬酸钾溶液，以体积比为1：1配比所得重铬酸钾酸性溶液，实验效果最为明显，更适合学生观察探究。
5 实验说明
当硫酸溶液的浓度为90%时，不同浓度的K2Cr2O7溶液和H2SO4溶液混合时，会有大量的热放出，试管壁非常烫手，且有滋滋的响声。因此，实验时应注意安全。
参考文献：
[1]罗世翠，李铜.重铬酸钾酸性溶液和乙醇反应的实验探究[J].教学实验与仪器，2011，（9）：34.
[2]曾昭琼主编.有机化学（第三版上册）[M].北京：高等教育出版社，1991：288.
[3]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1992：855.