高中化學(xué)高錳酸鉀反應(yīng)的有機(jī)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　在有機(jī)反應(yīng)中常有一些物質(zhì)與溴水、KMnO4反應(yīng)。溴水、KMnO4一般是作為氧化劑參與反應(yīng)的，通常這兩種物質(zhì)用于區(qū)別不易被氧化的烷烴、苯和易被氧化的烯烴、炔烴等。氧化劑很多，為什么要選擇著這兩種呢？主要是這兩種氧化劑都有顏色，溴水為橙色，KMnO4為紫紅色，反應(yīng)后兩種物質(zhì)均變成無色，便于檢驗(yàn)反應(yīng)是否發(fā)生。

　　下面就這兩種物質(zhì)與一些烴發(fā)生反應(yīng)歸納一下：

　　溴水溶液中溶劑為水，溶質(zhì)為溴單質(zhì)（還有少量溴與水反應(yīng)生成的物質(zhì)）；KMnO4溶液中溶劑為水，溶質(zhì)為KMnO4，為使其氧化性增強(qiáng)，常在其溶液中加些稀硫酸，稱為酸性高錳酸鉀溶液。

　　當(dāng)溴水、KMnO4與一些烴反應(yīng)時，則首先要搞清楚以下4方面的問題：

　�。�1）溶液分層問題：

　　上述兩種物質(zhì)均為水溶液，與液態(tài)烴混合后都要分層，因?yàn)闊N不溶與水。

　�。�2）液體密度問題：

　　上述兩種水溶液的密度均大于液態(tài)烴。因?yàn)闊N密度小于水，所以分層后，液態(tài)烴都在上層。

　�。�3）溶液反應(yīng)問題：

　　上述兩種物質(zhì)到底可以和那些烴發(fā)生反應(yīng)呢，應(yīng)該說烷烴、苯與這兩種物質(zhì)都不反應(yīng)；烯烴、炔烴與這兩種物質(zhì)都要反應(yīng)；苯的同系物則與溴水不反應(yīng)，與酸性高錳酸鉀溶液要反應(yīng)。

　�。�4）溶液萃取問題：

　　萃取就是用一種溶劑將一種溶液中的溶質(zhì)從其原來的溶劑中分離出來的過程。所用到的該溶劑成為萃取劑，一般要有以下幾個條件：一是被萃取的溶液與其互不相溶，二是與被萃取的溶液不發(fā)生任何反應(yīng)，三是溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原來溶劑中的溶解度，四是萃取劑一般是易揮發(fā)的物質(zhì)。

　　在上述溶液混合中烴要與溴水發(fā)生萃取過程，但與高錳酸鉀溶液不發(fā)生萃取，理由是：溴水中的溶質(zhì)溴單質(zhì)易溶于有機(jī)溶解劑，其在有機(jī)溶劑中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在水中的溶解度。而高錳酸鉀溶液的溶質(zhì)高錳酸鉀是離子化合物，其不溶于有機(jī)溶劑，所以也就沒有萃取過程的發(fā)生。

　　如果搞清楚上述四個問題后，就不難解決以下問題了。

　　[例] 溴水、KMnO4溶液分別與己烷、己烯、己炔、苯、甲苯反應(yīng)的現(xiàn)象

　　先討論溴水與上述五中烴反應(yīng)的現(xiàn)象：

　�。�1）溴水與己烷：兩溶液混合后，首先是分層，無色己烷在上橙色溴水在下，振蕩后，不反應(yīng)，但要發(fā)生萃取，結(jié)果因溴單質(zhì)的轉(zhuǎn)移，己烷呈紅棕色，而溴水則幾乎為無色。如圖1

　�。�2）溴水與己烯：兩溶液混合后，首先是分層，無色己烯在上橙色溴水在下，振蕩后，發(fā)生反應(yīng)，就不存在萃取問題。溴與己烯發(fā)生加成反應(yīng)后，溴水層和己烯層均為無色，但還是出現(xiàn)分層，如圖2

　　（3）溴水與己炔：現(xiàn)象同溴水與己烯反應(yīng)。

　�。�4）溴水與苯：現(xiàn)象同溴水與己烷反應(yīng)。

　�。�5）溴水與甲苯：現(xiàn)象同溴水與己烷反應(yīng)。

　�。�6）KMnO4溶液與己烷：兩溶液混合后，首先是分層，無色己烷在上紫紅色KMnO4溶液在下，振蕩后，不反應(yīng)，也不發(fā)生萃取，結(jié)果無色己烷仍為無色，紫紅色KMnO4溶液仍為紫紅色。如圖3

　�。�7）KMnO4溶液與己烯：兩溶液混合后，首先是分層，無色己烯在上紫紅色KMnO4溶液在下，振蕩后，要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，結(jié)果紫紅色KMnO4溶液變成無色，無色己烯層仍為無色，還是分層。如圖4

　　（8）KMnO4溶液與己炔：現(xiàn)象同KMnO4溶液與己烯反應(yīng)。

　　（9）KMnO4溶液與苯：現(xiàn)象同KMnO4溶液與己烷反應(yīng)。

　　（10）KMnO4溶液與甲苯：現(xiàn)象同KMnO4溶液與己烯反應(yīng)。

　　如溴水改用溴的CCl4溶液后，現(xiàn)象有不一樣了，因?yàn)殇宓腃Cl4溶液與烴不會分層。

　　請看下列列表。綜合列表如下：

　　附：各種物質(zhì)與溴水、高錳酸鉀反應(yīng)的原理：

　　1、能使溴水褪色或變色的物質(zhì)及有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理分別為：

　�、傧�烴、炔烴、二烯烴等不飽和烴類反應(yīng)，使溴水褪色

　　CH2=CH2+Br2  → CH2Br-CH2Br

　　CH≡CH+Br2  →  CHBr=CHBr

　　(或CH≡CH+2Br2 → CHBr2-CHBr2

　　CH2=CH-CH=CH2+Br2  → CH2Br-CH=CH-CH2Br

　　(或CH2=CH-CH=CH2+Br2  → CH2Br-CHBr-CH=CH2)

　�、谂c苯酚反應(yīng)生成白色沉淀

　　③與醛類等有醛基的物質(zhì)反應(yīng)，使溴水褪色

　　CH3CHO+Br2+H2O=CH3COOH+2HBr

　　④與苯、甲苯、四氯化碳等有機(jī)溶液混合振蕩，因萃取作用使溴水褪色，有機(jī)溶劑溶解溴呈橙色(或棕紅色)。

　　⑤與堿性溶液(如NaOH溶液、Na2CO3溶液等)反應(yīng)，使溴水褪色。

　　Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O (或3Br2+6NaOH=5NaBr+NaBrO3+3H2O)

　　Br2+Na2CO3=NaBr+NaBrO+CO2

　�、夼c較強(qiáng)的無機(jī)還原劑(如H2S、SO2、KI和FeSO4等)發(fā)生反應(yīng)，使溴水褪色。

　　Br2+H2S=2HBr+S↓(淺黃色沉淀)

　　Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4

　　3Br2+6FeSO4=2Fe2(SO4)3+2FeBr3

　　Br2+2KI=2KBr+I2(溶液變?yōu)樽厣?

　　2、能使高錳酸鉀溶液褪色的物質(zhì)及有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理分別為：

　�、倥c烯烴、炔烴、二烯烴等不飽和烴類反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色；與苯的同系物(甲苯、乙苯、二甲苯等)反應(yīng)，使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

　　②與苯酚發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色

　　③與醛類等有醛基的有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色

　　④與具有還原性的無機(jī)還原劑(如H2S、SO2、FeSO4、KI、HCl等)反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色。

　　(3)歸納“既使高錳酸鉀溶液褪色，又使溴水褪色的物質(zhì)”包括：既能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，又能使溴水褪色的物質(zhì)包括分子結(jié)構(gòu)中有C=C雙鍵、

　　C≡C叁鍵、醛基(—CHO)的有機(jī)物；苯酚和無機(jī)還原劑。苯的同系物只能使其中的酸性高錳酸鉀溶液褪色；有機(jī)萃取劑只能使其中的溴水褪色。