구리 촉매를 사용한 메탄올의 산화

구리 촉매를 사용한 메탄올의 산화

oxidation of methanol using copper as a catalyst

 

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Methanol is oxidised to methanal (formaldehyde) in the presence of a hot catalyst. The catalyst provides a surface for the alcohol and oxygen to react, thus speeding up the reaction. The most effective catalyst is made of platinum but copper will also work well.

 

 

2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O

( hot Pt or Cu catalyst )

 

 

CH3OH는 산화되고, (CH3OH는 환원제)

O2는 환원된다. (O2는 산화제)

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/4618 ] 알코올의 산화.

 

 

 

[키워드] 불균일촉매 기준문서

 

 

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구리를 가열하면, 산화구리(II) 생성.
2Cu + O2 → 2CuO ... (1)
 

 

산화구리(II)와 메탄올의 산화-환원 반응
CuO + CH3OH → Cu + HCHO + H2O ... (2)
 

CuO는 Cu로 환원되고, (CuO는 산화제)

( 참고: 촉매의 변신 https://ywpop.tistory.com/5497 )

CH3OH는 HCHO로 산화된다. (CH3OH는 환원제)
 

 

2Cu + O2 → 2CuO ... (1)
2CuO + 2CH3OH → 2Cu + 2HCHO + 2H2O ... (3)
 

(1) + (3)
2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O

 

 

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가열된 Cu를 메탄올에 넣으면 자극성 기체가 발생한다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
가) 가열된 구리는 산화제로 작용했다.
나) 메탄올은 산화된다.
다) HCOOH가 발생한다.

 

[해설]
전체 반응으로 보면, 옳은 설명은 나)뿐이고,
(2)단계 반응만 보면, 옳은 설명은 가)와 나)이다.
출제자가 이 반응의 본질을 파악하지 못한 것 같으며,
이 때문에 문제가 조금 애매하다.

 

만약 학교에서 이 실험을 했던 학생이라면,
그리고 그때 교수가 구리의 촉매 역할에 대해 설명했었다면,
답은 나)뿐이라고 선택할 수밖에 없을 것이다.