高中化學高錳酸鉀反應的有機物試驗設計

　　在有機反應中常有一些物質與溴水、KMnO4反應。溴水、KMnO4一般是作為氧化劑參與反應的，通常這兩種物質用于區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，反應后兩種物質均變成無色，便于檢驗反應是否發生。

　　下面就這兩種物質與一些烴發生反應歸納一下：

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

　　當溴水、KMnO4與一些烴反應時，則首先要搞清楚以下4方面的問題：

　　（1）溶液分層問題：

　　上述兩種物質均為水溶液，與液態烴混合后都要分層，因為烴不溶與水。

　　（2）液體密度問題：

　　上述兩種水溶液的密度均大于液態烴。因為烴密度小于水，所以分層后，液態烴都在上層。

　　（3）溶液反應問題：

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

　　（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生任何反應，三是溶質在萃取劑中的溶解度要遠遠大于原來溶劑中的溶解度，四是萃取劑一般是易揮發的物質。

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

　　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、甲苯反應的現象

　　先討論溴水與上述五中烴反應的現象：

　　（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，但要發生萃取，結果因溴單質的轉移，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，發生反應，就不存在萃取問題。溴與己烯發生加成反應后，溴水層和己烯層均為無色，但還是出現分層，如圖2

　　（3）溴水與己炔：現象同溴水與己烯反應。

　　（4）溴水與苯：現象同溴水與己烷反應。

　　（5）溴水與甲苯：現象同溴水與己烷反應。

　　（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，也不發生萃取，結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，要發生氧化還原反應，結果紫紅色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：現象同KMnO4溶液與己烯反應。

　　（9）KMnO4溶液與苯：現象同KMnO4溶液與己烷反應。

　　（10）KMnO4溶液與甲苯：現象同KMnO4溶液與己烯反應。

　　如溴水改用溴的CCl4溶液后，現象有不一樣了，因為溴的CCl4溶液與烴不會分層。

　　請看下列列表。綜合列表如下：

　　附：各種物質與溴水、高錳酸鉀反應的原理：

　　1、能使溴水褪色或變色的物質及有關化學反應原理分別為：

　　①烯烴、炔烴、二烯烴等不飽和烴類反應，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)

　　②與苯酚反應生成白色沉淀

　　③與醛類等有醛基的物質反應，使溴水褪色

　　CH3CHO+Br2+H2O=CH3COOH+2HBr

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

　　⑤與堿性溶液(如NaOH溶液、Na2CO3溶液等)反應，使溴水褪色。

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

　　Br2+Na2CO3=NaBr+NaBrO+CO2

　　⑥與較強的無機還原劑(如H2S、SO2、KI和FeSO4等)發生反應，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(溶液變為棕色)

　　2、能使高錳酸鉀溶液褪色的物質及有關化學反應原理分別為：

　　①與烯烴、炔烴、二烯烴等不飽和烴類反應，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，使酸性高錳酸鉀溶液褪色。

　　②與苯酚發生氧化還原反應，使高錳酸鉀溶液褪色

　　③與醛類等有醛基的有機物發生氧化還原反應，使高錳酸鉀溶液褪色

　　④與具有還原性的無機還原劑(如H2S、SO2、FeSO4、KI、HCl等)反應，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”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包括分子結構中有C=C雙鍵、

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