影響濃硫酸與纖維素反應(yīng)結(jié)果的因素

沈明祥

（浙江省臨安中學(xué)浙江臨安311300）

影響濃硫酸與纖維素反應(yīng)結(jié)果的因素

沈明祥

（浙江省臨安中學(xué)浙江臨安311300）

高中化學(xué)學(xué)到濃硫酸的時(shí)候,同學(xué)們都動(dòng)手做過(guò)一個(gè)有趣的小實(shí)驗(yàn)：用潔凈的玻璃棒蘸取少許稀硫酸在白紙上寫(xiě)個(gè)字,觀察不到明顯的現(xiàn)象,接著把白紙放在酒精燈火焰的側(cè)面,利用余熱烘干字跡,發(fā)現(xiàn)涂有硫酸溶液的位置逐漸變黑。老師告訴大家,硫酸是難揮發(fā)性酸,當(dāng)加熱水分蒸發(fā),稀硫酸逐漸變成了濃硫酸。濃硫酸按水的組成比,奪取某些有機(jī)物（例如纖維素)中的氫、氧原子形成水分子,這就是濃硫酸的脫水性。

學(xué)到有機(jī)化學(xué)的糖類(lèi)部分時(shí),同學(xué)們又會(huì)做另一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把一小團(tuán)棉花或幾小片濾紙放入試管中,加入幾滴90%的濃硫酸,用玻璃棒把棉花或?yàn)V紙搗成糊狀。小火微熱,溶液逐漸變成亮棕色。稍冷,滴入3滴CuSO4溶液,并加入過(guò)量NaOH溶液使溶液中和至出現(xiàn)Cu（OH)2沉淀。加熱煮沸,可以看到有紅色Cu2O沉淀生成,這說(shuō)明纖維素在濃硫酸的作用下水解生成了具有還原性的物質(zhì)——葡萄糖。

聯(lián)系上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn),同學(xué)們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn),同樣是在濃硫酸的作用下,有時(shí)候纖維素發(fā)生了脫水炭化,有時(shí)候卻是水解反應(yīng),為什么有這樣的差別呢？其中的原因值得我們卻探究。

為控制實(shí)驗(yàn)條件,筆者做了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：

【實(shí)驗(yàn)一】從一張圓形濾紙中剪下2cm×5cm的條形紙片2張,分別放在表面皿中用濃硫酸潤(rùn)濕,將兩個(gè)表面皿置于50℃和10℃的兩個(gè)恒溫器中。在50℃的恒溫器中,可以觀察到濾紙條迅速炭化；在10℃的恒溫器中,可以觀察濾紙條先變得微黃,然后慢慢得變得透明,20min左右形成水樣液體。

【實(shí)驗(yàn)二】在20℃的室溫條件下完成本實(shí)驗(yàn)。從圓形濾紙中剪出若干2cm×3cm的條形紙片,取兩個(gè)相同的小燒杯,都加入5mL濃硫酸,向其中一只燒杯中放入一條濾紙；向另一只燒杯中放入10條濾紙,并用潔凈的玻璃棒微壓濾紙,使其與濃硫酸充分浸潤(rùn),各覆蓋一只培養(yǎng)皿后靜置。靜置30分鐘后,可觀察到一條濾紙的小燒杯中呈微黃透明的液體,移開(kāi)培養(yǎng)皿未聞到明顯的異味；而10條濾紙的小燒杯中呈黑色濃稠狀物質(zhì),移開(kāi)培養(yǎng)皿后可聞到有刺激性氣味。

從以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論表明：

濃硫酸滴到濾紙上,同時(shí)發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)——水解反應(yīng)和脫水反應(yīng),何者占優(yōu)勢(shì)需要看實(shí)驗(yàn)條件。當(dāng)反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量能得到及時(shí)的散失,則主要發(fā)生水解反應(yīng)；若集聚的熱量很多或不能及時(shí)散失,則基本上是發(fā)生脫水反應(yīng)了。

1008-0546（2011）04-0074-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.04.037