氢氧化铜是沉淀吗

氢氧化铜是沉淀吗

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2023年2月15日发(作者：履带式底盘)

浅析葡萄糖与氢氧化铜反应的变化现象

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在葡萄糖与氢氧化铜反应的实验中，看到了浊液的系

列复杂的颜色变化现象。经过认真实验分析，这种颜色变化并

不仅仅是缘于反应过程中存在不同颜色物质[Cu（OH）2、

CuOH、Cu2O等]间的转化，或由不同晶粒大小各异的Cu2O引

起的，更是浊液中的固体部分本身的色泽与溶液的颜色共同复

合作用的结果。

葡萄糖氢氧化铜浊液颜色变化碱性环境在现行化学教材

中，葡萄糖与新制氢氧化铜反应的实验，常被用来引导学生判

断葡萄糖分子中具有醛基的结构，是一种醛糖。其中，在教材

设置的具体实验方案为：“在洁净的试管中加2ml、10%的氢

氧化钠溶液，滴加4～5滴5%硫酸铜溶液，得到含氢氧化钠的

氢氧化铜悬浊液。加入2ml、10%的葡萄糖溶液，加热，观察

并记录实验现象。”我们在实验时发现，葡萄糖与新制Cu

（OH）2混合得到的深蓝色溶液，用酒精灯微热时生成绿色浊

液，继续加热时绿色浑浊会渐变为黄色，导致沸腾时又出现转

红色，甚至暗红色。

针对上述实验过程中出现的丰富的颜色变化，有人认为是

反应中的物质转变“Cu（OH）2―CuOH―Cu2O”引起的，也有

作者认为：“加热出现的黄色、橙红色直至暗红色，均为不同

晶粒的Cu2O”导致。关于葡萄糖与新制氢氧化铜反应实验及

其变化现象，笔者下面拟想再补充几点认识。

一、混合不同用量比CuSO4和NaOH及相关实验

因两种试剂相对用量不同，硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混

合时大致分为四种情况，混合后得到相应混合液分别与葡萄糖

溶液反应时的现象也不尽相同。

1.当硫酸铜溶液过量时，一般生成难溶于水的淡黄绿色的

碱式硫酸铜沉淀。该沉淀本身具有很好的热稳定性，加入葡萄

糖溶液后煮沸也不会明显的变化。

2.当氢氧化钠的用量适当过量时，主要生成天蓝色的氢氧

化铜沉淀，并有部分溶解生成深蓝色的[Cu（OH）4]2-。向该

浑浊液中加入葡萄糖溶液并加热，有明显的蓝、绿、黄等颜色

的转变过程，并最终出现砖红色沉淀。

3.当氢氧化钠的浓度很大（10mol/L以上）且大大过量

时，把生成的氢氧化铜沉淀几乎全部溶解转换为深蓝色的[Cu

（OH）4]2-溶液。[Cu（OH）4]2-的氧化能力较氢氧化铜要强

得多。加热该溶液并不会有因为分解而变黑的现象出现，但若

混合葡萄糖溶液则会迅速转变为棕红色浑浊液，一般看不到以

上丰富的颜色变化。

4.当氢氧化钠与硫酸铜用量的物质的量恰好为2?U1时，

生成天蓝色的氢氧化铜沉淀，氢氧化铜沉淀极易分解，室温下

即可缓慢生成黑色的CuO。至于氢氧化铜的中性浊液与葡萄糖

混合的反应，笔者补充探究实验1。实验表明，中性氢氧化铜

浊液与葡萄糖混合加热时，有明显的发生反应的实验现象，但

不能形成黄色或砖红色沉淀。

实验1：在小烧杯中加入等体积的0.1mol/LCuSO4溶液和

0.2mol/LNaOH溶液，混合并搅拌使之充分反应。然后加入适

量的蒸馏水洗涤沉淀，用玻璃棒搅拌后静置，用倾析法倒去上

层清液，重复上述操作至清液呈中性。取少量上述中性氢氧化

铜浊液，加入葡萄糖后加热，浊液出现明显的黄绿色，继续加

热至沸腾，颜色不再改变。

二、碱性是葡萄糖与氢氧化铜反应必须强调的实验条件

实验表明，在氢氧化钠不足时制备得到的浊液（含难溶的

碱式硫酸铜），加热时并不与葡萄糖反应；中性的氢氧化铜浊

液虽能与葡萄糖反应，但氧化能力较弱，在日常教学中若单纯

使用氢氧化铜进行醛基的检验，明显是不合实际的；在碱性条

件时，含[Cu（OH）4]2-的氢氧化铜浊液与葡萄糖反应时很灵

敏，而且同等条件下，碱性欲强，即[Cu（OH）4]2-含量越多

时，生成沉淀的速度越快，颜色相对越深。

实验2：在试管中加3mL10%的氢氧化钠溶液，滴加约半滴

管5%的CuSO4溶液振荡。用酒精灯加热使天蓝色的絮状沉淀

完全转化为黑色的CuO。用A、B两个试管各取少量上述黑色

浊液，并将其中A试管中的CuO预先用蒸馏水洗至浊液呈中

性，然后向两试管中各加入1mL10%的葡萄糖溶液，振荡并加

热。试管A中无明显变化，试管B中浊液变成浅绿色――黄绿

色――黄色，最后成砖红色浊液，试管底部有少量砖红色物

质。

可见，即使是Cu（OH）2分解得到的CuO，只要在碱性条

件下也是能氧化葡萄糖的。实际上，只要能够提供足够的[Cu

（OH）4]2-，无论是Cu（OH）2，还是CuO、碱式硫酸铜等，

氧化葡萄糖的现象就能发生，而过量碱的作用就是溶解氢氧化

铜，以生成氧化性更强的[Cu（OH）4]2-，同时也能中和氧化

产物（如葡萄糖酸等）的酸性。所以，溶液的碱性是保证葡萄

糖与氢氧化铜反应实验获得成功必须强调的条件，而并不需要

苛求氢氧化铜是否是“新制的”。

三、加热不同酸碱性条件下的葡萄糖溶液的变色情况

有研究表明，葡萄糖分子在一定条件下易发生差向异构

化，转变为链形结构烯醇化的烯二醇中间体，然后生成甘露

糖、果糖等物质，部分还会继续脱水形成5-羟甲基糠醛，是

一种暗黄色针状晶体。实验发现，葡萄糖溶液变色程度与5-

羟甲基糠醛的形成是平行的。对此，有学者认为5-羟甲基糠

醛会继续分解为乙酰丙酸和甲酸或发生聚合，而5-羟甲基糠

醛的聚合物为一种树脂状的有色物质，从而导致葡萄糖溶液的

变色。

实验3：用小试管去4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入

2mL10%的氢氧化钠溶液，室温下约5分钟后原无色溶液即出现

明显的淡黄色，并逐渐加深为黄色、棕色；若用酒精灯微热，

溶液颜色迅速加深为黄色、棕色、棕红色，充分加热时甚至是

棕褐色。

实验4：用小试管取4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入2mL

蒸馏水，若塞上橡胶塞后在室温下放置，葡萄糖溶液短时间内

无明显变化，直至一个月后才略显极淡的黄色；若用酒精灯加

热，也未见变色现象。

实验5：用小试管取4mL10%的葡萄糖溶液，然后加入2mL

稀硫酸，用酒精灯加热，溶液未变色；塞上橡胶塞后，在室温

下放置2个月也仍无明显变化。

由实验3～实验5的现象说明，葡萄糖的变色速率与溶液

的酸碱性有着紧密的联系。如果溶液的PH越大，变色就越快

越显著，特别在碱性范围内，葡萄糖溶液在很短时间内即会变

色。

教材中葡萄糖与新制氢氧化铜浊液反应变色现象的分析，

我们不难得出这样的认识：（1）氢氧化钠溶液过量，混合液

实际上是强碱性环境；（2）制备的氢氧化铜浊液不足以完全

氧化葡萄糖，即反应体系中葡萄糖溶液过量。基于上述实验的

环境来解释反应体系中的颜色转变时，也有必要关注到加热时

葡萄糖溶液自身发生的一些变化，而这一点是常被我们所忽略

的。

综上所述，我们在葡萄糖与氢氧化铜反应的实验中看到的

浊液的系列复杂的颜色变化，并不仅仅是缘于反应过程中存在

不同颜色物质[Cu（OH）2、CuOH、Cu2O等]间的转化，抑或由

不同晶粒大小各异的Cu2O引起的，更是浊液中的固体部分本

身的色泽与溶液的颜色共同复合作用的结果。

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