新制氢氧化铜的氧化性比较弱,实际上,新制的氢氧化铜是一种胶体,若是放久则会发生聚沉成为氢氧化铜沉淀,失去氧化性,因此要用新制的,而且可以氧化醛基而不能氧化其他官能团。银镜反应的成本有点高,而且实验操作要求比较高、繁琐,难以掌握的,不易出现银镜现象。银镜反应的效果和原理是一样的,配制银氨溶液比较麻烦,却易出现安全事故,银氨溶液只能临时配制,不能久置。如果久置会析出氮化银、亚氨基化银等爆炸性沉淀物,这些沉淀物即使用玻璃棒摩擦也会分解而发生猛烈爆炸。氨水的浓度难于控制,且不宜过大,否则容易过量,致使实验失败。氨水的浓度以2%为宜。
反应所用的氢氧化铜,它是氢氧化铜胶体,氢氧化铜胶体要限时配制,也就是说再用它的时候再配制,因为氢氧化铜放置久了,就变成氢氧化铜悬浊液了,而这样的氢氧化铜是不能和乙醛反应的。新配制氢氧化铜的是不同于我们通常所说的氢氧化铜的。我们通常所说的氢氧化铜的是指氢氧化铜悬浊液,也说氢氧化铜沉淀。
新制的氢氧化铜不是沉淀,而是胶体溶液。
胶体溶液的分散系颗粒比溶液要大,但也是均匀的,是由于颗粒之间相互带有同种电荷而互相排斥,所以不会形成沉淀。
这种胶体溶液由于颗粒分散,接触面广,所以可以和乙醛发生液相的反应。
如果时间一长,会由于进入外界杂质造成胶体的聚沉现象,使之难以发生液相反应。
先看一下试验:
在一试管中加入少许氢氧化铜晶体粉末,再加入40%甲醛水溶液1mL。氢氧化铜为浅蓝色沉淀,放入沸水中加热,不发生反应,再滴加10%NaOH溶液,依次改变其pH。发现当pH≤9时,仍不发生反应。当pH≈11-12时,一少部分Cu(OH)2溶解转化为Cu(OH)42-,溶液变为浅蓝色(试管中仍有浅蓝色的Cu(OH)2沉淀)。当在沸水浴中加热时,Cu(OH)42-与甲醛反应生成了Cu2O红色沉淀(同时,试管底部的Cu(OH)2在较强的碱性条件下受热分解为CuO黑色沉淀)。当pH≈14时,溶液的绛蓝色加深,说明有更多的Cu(OH)2转化为Cu(OH)42-。加热迅速产生Cu2O红色沉淀。
上面的实验充分说明了强碱(NaOH)的存在对这一特效反应的重要性。据此,让我们再分析一下课本中的描述。
实验方法为:在一试管中,加入10%的NaOH溶液2ml,滴入2%CuSO4溶液4~8滴,振荡。然后加入乙醛水溶液0.5ml,加热至沸腾,观察溶液中有无红色沉淀产生。
可见,该实验条件中所谓的“新制氢氧化铜”实际上是指氢氧化铜和氢氧化钠的混合液。因为,在远远过量的10%NaOH溶液中滴加4~8滴2%CuSO4溶液,混合溶液的pH>14,Cu2+有相当一部分是以Cu(OH)42-形式存在的。从实验的现象看,溶液呈绛蓝色,也说明了这一点(几乎看不到Cu(OH)2沉淀)。因此,我们认为,氢氧化钠直接参加了反应,所以将课本中的化学方程式改为下式更符合实际。
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
原教材强调使用“新制的氢氧化铜”,是因为从溶液中新沉淀生成的氢氧化铜比较容易溶于NaOH溶液,生成Cu(OH)42-离子。Cu(OH)42-离子和醛类溶液的反应才是均相反应,反应速度较快。否则,固体Cu(OH)2颗粒和醛类反应,即使有Cu2O生成,它沉积覆盖包裹在Cu(OH)2颗粒上,隔离了两种反应物,使反应不能继续进行
实验室使用硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合过滤制取氢氧化铜,反应如下:
CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)2??