#4【甘宝化铜的化学原理探索】碱性环境对还原剂还原性的促进/实验报告/
注：本实验使用斐林试剂（本身斐林试剂的原理就是氧化还原反应）进行探索，避免因使用强还原剂或强氧化剂而可能造成的潜在伤害。
首先，我们要知道还原性与还原剂的定义：
还原性：还原性是指在化学反应中原子、分子或离子失去电子的能力。
还原剂：还原剂是在氧化还原反应里，失去电子或有电子对偏离的物质。还原剂本身具有还原性，被氧化，其产物叫氧化产物。所以还原剂也叫电子供体。
本实验中的还原剂：葡萄糖中的醛基（RCHO）
既然有了还原剂，那么必然会出现氧化剂，那么我们还要知道氧化剂与氧化性的定义。
氧化性：氧化性是指在化学反应中原子、分子或离子得到电子的能力。
氧化剂：氧化剂是在氧化还原反应里，得到电子或有电子对偏向的物质。氧化剂本身具有氧化性，被还原，其产物叫还原产物。所以氧化剂也叫电子受体。
本实验中的氧化剂：二价铜离子（Cu2+）
【实验器材】4mL离心管，胶头滴管，硫酸铜溶液，氢氧化钠溶液，醋酸铜溶液，碱式碳酸铜，苹果匀浆，碳酸氢钠
【实验过程】①硫酸铜+氢氧化钠+苹果匀浆
将氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液混合，形成绛蓝色的四羟基合碳酸钠溶液，保持60℃左右，水浴加热，绛蓝色变为砖红色。
本实验中的碱性环境：饱和氢氧化钠溶液（强碱）
②碱式碳酸铜+苹果匀浆
碱式碳酸铜也是铜盐的一种，难溶于水，其电离方程式为：Cu2(OH)2CO3==2Cu2+ +2OH-+CO32-（虽然难溶，但是溶解的部分全部电离）
这里使用的碱式碳酸铜要求要碳酸铜比重大于氢氧化铜（详情见专栏#2），减弱氢氧化铜对本实验的干扰。（ 因为硫酸铜法制备的碱式碳酸铜成分如下，2CuCO3•Cu(OH)2、2CuCO3•3Cu(OH)2和2CuCO3•5Cu(OH)2）实验时制备的碱式碳酸铜是过量碳酸氢钠与硫酸铜反应，这样就保证了碳酸铜的比重。
将碱式碳酸铜加入离心管
往离心管中滴加苹果匀浆并用80℃的水水浴加热，碱式碳酸铜颜色由墨绿变为土橙黄色。
碱式碳酸铜颜色的变化就说明了碱式碳酸铜中的OH-为反应提供了碱性环境，促使了醛基还原性的表现。
再在80℃水浴加热几分钟后无明显变化，于是换成在100℃下用沸水加热。提高温度可以供给化学反应所需的能量，同时温度升高，使活化分子占比增大，增加有效碰撞频率，从而使得反应速率加快。在100℃的条件下水浴加热一分钟，液体由土橙黄色变为橙黄色，颜色更加鲜艳，说明反应比上一步进行得更充分。继续加热，无明显变化。说明这就是碱式碳酸铜中的氢氧根促进还原的最大限度。
本实验中的碱性环境：可能是碱式碳酸铜电离出的氢氧根离子提供的（比氢氧化钠弱）
③醋酸铜+苹果匀浆
本实验利用醋酸铜的水解反应： Cu2++CH3COO-+H2O➡️（可逆）CH3COOH+Cu(OH)2⬇️
本实验利用醋酸铜水解产生的微量氢氧根提供的弱碱性环境来探究。
在60℃时水浴加热5min无明显现象，于是将条件改为100℃时水浴加热，开始无明显现象，但5min过后，溶液颜色略变深了一点，且有水解产生的氢氧化铜沉淀颗粒悬浮，但是因为设备问题无法将现象很好地记录下来所以这里就不上图了。
又一个5min过去了，仍无变化，于是加入碳酸氢钠溶液看是否有变化。加入碳酸氢钠后，溶液中有砖红色沉淀生成。（由于我加的碳酸氢钠比较少，所以只能看到管底略微的红色）
加入碳酸氢钠可以说明水解反应产生的氢氧根确实可以为该氧化还原反应提供所需的碱性环境，不过醋酸铜水解不及碳酸氢钠强所以在加碳酸氢钠之前没有红色产生。（碳酸氢钠毕竟是跟号称纯碱的碳酸钠是一家的）
碳酸氢钠水解方程式：HCO₃- + H₂O ==(可逆) H₂CO₃ + OH-
本实验中的碱性环境：碳酸氢钠水解产生的氢氧根离子（较强）
【实验结论】由以上实验碱性环境的强弱可得出
氢氧化钠＞碳酸钠＞碱式碳酸铜＞醋酸铜（其中碳酸钠只加了少量就有红色，那么足量碳酸钠必然会产生不亚于加入氢氧化钠的红色，而碱式碳酸铜是橙黄色)[同时产物的颜色也由深到浅]
所以，反应体系中碱性的强弱的确会影响还原剂在反应时还原性的表现。
本实验的原理是：RCHO的还原性在碱性介质中增强，HCHO被氧化的E (-1.07 V)比E(-0.01 V)小了(即还原型的还原性增强了) 1. 06 v。（原理放到最后提其实是因为太菜看不懂电极电势 QAQ）
此外，我对于本次实验还存在一定的疑惑，碱式碳酸铜难溶于水，电离平衡常数很小，只有在熔融状态下才能完全电离，那么它是如何提供碱性环境增强醛基的还原性的呢？是否甚至还可以说橙黄色根本不是碱式碳酸铜造成的呢？这其中一定有更加神奇的原理等着我们去探索。
【实验尾声】在此我衷心地感谢我的粉丝@混沌永恒god对我的支持与帮助，我本次实验的灵感全部来源于他发给我的一份文献。希望他能在这里看到。
