纤维素的水解教学内容.doc
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1、精品文档纤维素的水解实验的设计与探究张娅琼重庆市青木关中学校 401334摘 要 关键词 一、相关文献综述在葡萄糖检验的最佳方案实验探讨2中对葡萄糖检验实验中存在着没有看到红色的沉淀而是黑色的沉淀的异常现象做出了分析。葡萄糖与新制的Cu(OH)2在加热的条件下,反应生成砖红色的Cu2O。实际实验中出现黑色的CuO的异常现象,是由于没有在碱性条件下进行,Cu(OH)2受热分解成黑色的CuO。葡萄糖在碱性条件下被Cu(OH)2氧化成葡萄糖酸盐,同时得到Cu2O,所以实验操作中,CuSO4与NaOH反应得到Cu(OH)2时,必须NaOH过量。高等学校无机教材中提到次反应可能是“Cu(OH)2与氢氧化
2、跟离子反应生成Cu(OH)42-,Cu(OH)42-把葡萄糖氧化的原因”,但实际实验中也没有出现Cu(OH)2溶解,得到绛蓝色的含Cu(OH)42-的溶液,况且要得到上述的绛蓝色的溶液,OH-的浓度必须在8mol/L以上,Cu(OH)2在碱性但未溶解的情况下,依然可以氧化葡萄糖,但话费的时间稍微长些。如果CuSO4与NaOH反应的沉淀过滤出,经洗涤后,加入葡萄糖溶液加热,也不会看到红色的沉淀,因此“新制的氢氧化铜”的真正含义是Cu(OH)2与NaOH溶液的混合物,且OH-浓度大些,可能会缩短氧化的时间。笔者也曾做硫酸铜与氢氧化钠混合实验时发现,氢氧化铜在常温、碱性环境下也很容易分解成黑色的氧化
3、铜,所以“新制的氢氧化铜”是本实验成功的关键。对纤维素水解实验比较难做的主要因素有2个:一是水解时间长,二是水解液的碱化终点不好判断。笔者经过反复研究,发现了一种仅用4min就足以完成这一包括水解中和检测3个环节的实验方法。并进行了实验分析:(1)缩短水解时间是关键。为此笔者做了3个对比试验:方法:直接向棉团注入3mL浓H2SO4,然后水浴加热。方法:直接向棉团中注入70% H2SO4 3mL,然后水浴加热。方法:先注入2mL浓H2SO4并水浴加热,再伺机注入1mL水继续浴热。结果如表1所示:方法方法方法水解完成时间1min5min1min水解液的颜色棕色,浑浊,发暗亮棕色,橙清亮棕色,橙清C
4、u2O显色情况深砖红色,暗红砖红色,鲜亮砖红色,鲜亮结果表明,方法最佳,它既有效地节省了时间,又保证实验效果鲜明。(2)准确判断碱化水解液的碱化终点又是一个关键因素。这可以根据颜色的突变来掌握。整体来看,随着中和过程的不断进行,溶液颜色的变化应该是:亮棕色浅黄色棕色。(3)水解产物的检验,省掉了2个步骤,即“Cu(OH)2悬浊液的配制”和“加热煮沸”。采用直接向水解碱液化液中滴加CuSO4溶液和利用中和热与水化热促成Cu2O砖红色沉淀析出的方法,有效地简化了操作,节省了时间,且由于葡萄糖浓度较大,还原产物Cu2O的颜色十分鲜亮夺目。3此外,在正交实验纤维素水解的最佳实验条件探讨4中对该实验的一
5、些问题做出了一些讨论。1.脱脂棉极易炭化,选用滤纸可提高生成银镜的质量,虽然滤纸水解速率稍慢,但水浴加热可加快水解速率,对实验所需时间不会有太大影响。2水解时浓H2SO4和H2O加入速率要慢,要边加边搅拌,防止水解液一旦变黑(炭化)影响银镜效果。3水解液在65 oC水浴中加热时,时间不宜过长,水解液变亮棕色即可取出,时间太长水解液易炭化变黑,影响银镜效果。4氨水浓度不必太高。5纤维素类型应该具有普遍性,脱脂棉、滤纸是常见的实验用品,而面巾纸则不然,没有统一的生产标准,因此不具有普遍性。6中学生学生实验时一般用试管做纤维素的水解,但从本实验可以看到,使用试管的效果不如小烧杯好,建议改用小烧杯完成
6、纤维素的水解实验,而且也不会增加药品的用量。7由于银镜反应的水浴温度是影响实验效果的主要因素之一,在中学生实验中,没有恒温水浴锅,因此应用温度计控制水浴温度。一、实验目的1.了解纤维素水解的原理及水解产物的验证方法;2.掌握纤维素水解实验的操作技能。二、实验原理1.纤维素的水解6纤维素是自然界中分布最广泛的一种多糖,由多个葡萄糖分子脱水而形成,其分子式为:(C6H10O5)n,属于高分子化合物。纤维素是白色、无嗅、无味的具有纤维状结构的物质,其化学性质稳定,一般不溶于水和有机溶剂,但在一定条件下,某些酸、碱和盐的水溶液可使纤维素溶胀或溶解。纤维素在一定温度和酸性条件下,发生水解,最终生成葡萄糖
7、:2.葡萄糖分子中含有醛基,故具有较强的还原性,在碱性条件下能将新制得的Cu(OH)2还原为红色的Cu2O沉淀:葡萄糖在碱性条件下还能和银氨溶液发生银镜反应:三、实验仪器与药品烧杯(50mL、250mL)、石棉网、电炉、大试管、小试管、试管夹、酒精灯、玻璃棒、量筒滤纸、浓H2SO4、浓HNO3、5%NaOH溶液、NaOH固体、NaCO3固体、2%AgNO3溶液、5%CuSO4溶液、2%氨水、蒸馏水、pH试纸四、实验步骤(一)纤维素的水解1洗干净烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管、试管(在清洗的时候,为了保证干净程度,先用NaOH溶液洗去试管壁上的油污,在用稀HNO3洗去无机盐,最后用蒸馏水冲洗干净)
8、备用。2配制70%(体积比)硫酸溶液:按浓硫酸与水73(体积比)的比例配制H2SO4溶液20mL与50mL烧杯中,备用。3取一小片滤纸撕碎,向小烧杯中边加边搅拌,至其变成无色粘稠状液体。然后将烧杯放入水浴(水浴不能沸腾)中加热,直到中溶液显黄棕色为止。4取出小烧杯,冷却后将黄棕色溶液转移到另一只装有20mL蒸馏水的烧杯中。5用胶头滴管取上述烧杯中的溶液1mL于一干净的大试管中,向大试管中加入适量NaOH固体中和溶液,至溶液颜色为黄色为止,再加入适量的Na2CO3固体调节溶液的pH至9,备用。结论分析:纤维素在较浓酸的催化作用下,可以水解成为葡萄糖,且方程式如下:在“纤维素水解”实验最佳条件的确
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