为什么在甲醛与氢氧化铜反应实验中需要过量碱配制氢氧化铜悬浊液才能观察到砖红色沉淀

在科教版高中化学教材必修部分第十二章中，通过课堂实验“甲醛与氢氧化铜反应”，证明甲醛（以及醛类物质）具有还原性。并给出相应的化学方程式：

具体实验方案为：“在试管中加入10%的氢氧化钠溶液2 m L，滴2%的硫酸铜溶液4—8滴，振荡。然后加入甲醛溶液0.5 m L，加热至沸腾。”观察到混合后得到的蓝色悬浊液用酒精灯微热时变成绿色，继续加热时绿色会逐渐变成黄色，至沸腾时又出现砖红色沉淀。

按照所列化学方程式，铜离子与氢氧根离子是按照1∶2的物质的量之比参加反应的，但实验中加入的氢氧根离子的物质的量是铜离子物质的量的218—435倍。为什么要用过量的碱配制氢氧化铜悬浊液呢？

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当氢氧化钠与硫酸铜的物质的量之比小于2∶1时，生成难溶于水的碱式硫酸铜Cu2（OH）2SO4，Cu2（OH）2SO 4受热不易分解，也不与甲醛反应。

当氢氧化钠与硫酸铜的物质的量恰好为2∶1时，生成天蓝色的Cu（OH）2沉淀。但是，Cu（OH）2极易分解，在加热条件下迅速生成黑色的Cu O沉淀，而不能将甲醛氧化。(www.xing528.com)

当氢氧化钠与硫酸铜的物质的量之比大于2∶1时，Cu（OH）2会和过量的NaOH反应生成深蓝色的能溶于水的四羟基合铜酸钠Na2[Cu（OH）4]。随着NaOH量的逐渐增多，Cu（OH）2部分溶解形成深蓝色的悬浊液。

Na2[Cu（OH）4]较稳定，加热时该溶液不会有因分解而变黑的现象产生，并且Na2[Cu（OH）4]的氧化能力比Cu（OH）2要强得多，可以将甲醛氧化，自身被还原为Cu2O。因此，向该悬浊液中加入甲醛溶液并加热，有明显的蓝、绿、黄等颜色的转化过程，并最终出现砖红色沉淀。

针对上述实验过程中出现的颜色变化，有研究者认为是反应中的物质转变引起的，也有人认为“加热过程中所出现的绿色、黄色直至砖红色，均为不同晶粒的Cu2O或Cu2O与Cu（OH）2组成的混合物导致的”。

实际氧化甲醛的是四羟基合铜酸钠，因此要用过量的碱配制氢氧化铜悬浊液才能看到砖红色沉淀。