固体酒精的制备实验.doc

固体酒精的制备实验 郑 ! 静 # 汪敦佳 # 王国宏 ! 湖北师范学院 化学与环境工程系 湖北 黄石 ! ;:! # 摘要 ! 运用 酒精 $ 硬脂酸 $ 氢氧化钠 $ 酚酞 $ 硝酸铜 $ 硝酸钴等原料 制备彩色固 体酒精 % 通过实验得出 了 最佳工艺条件 % 在应用 化学实验中 特增设了 & 固 体酒精的制备 实验 % 关键词 ! 彩色固 体酒精 ( 硬脂酸 ( 氢氧化钠 ( 学生实验中 图分类号 ! _gC ! 文献标识码 ! N ! 文章编号 ! C:IO!JC; !: # :!O:MJO: ! ! 引言 ! 固体酒精是一种新型的固体燃料 # 具有安全 $ 经济 $ 方便 $ 美观等特点 # 被广泛应用于餐饮业 $ 旅游业和野外作业等场合 % 近几年来 # 出 现了 多 种制备固 体酒精的方法 & C ! # 主要区别 是所选固 化剂的不同 % 目 前 # 所使用的固化剂主要有醋酸钙 $ 硝化纤维 $ 乙基羧基乙基纤维素 $ 自 行制备的高分子聚合物 $ 高级脂肪酸等 % 而固化工艺条件仅有一步法和两步法两种 # 一步法是将各种添加剂投入到一份酒精溶液中进行溶解的冷却固化 # 二步法是将不同的添加剂分别投入到两份酒精溶液中充分溶解后 # 再进行混合固化 % 为了 使学生更多地了 解化学在日 常生活中的应用 # 更好地学习 应用化学 # 在应用化学实验中特增设了 ( 固体酒精的制备 ) 实验 % 通过对比 # 筛选出 最适合学生实验的制备方法 * 用硬脂酸作固化剂 # 用两步法的工艺进行制备 % 运用酒精 $ 硬脂酸 $ 氢氧化钠 $ 酚酞 $ 硝酸铜 $ 硝酸钴等原料 # 制备彩色固体酒精 % 结合学生实验的特点 # 选用酚酞作指示剂来确定硬脂酸与氢氧化钠中和的终点 # 改用 LV 氢氧化钠溶液投入到酒精溶液中 # 并通过实验得出 了 最佳工艺条件 % ! 实验部份 ? ! 实验仪器 ;:A!Y 型电动搅拌器 ! 杭州仪表电机厂 + EbA ( 型电子节能控温仪 ! 河南省巩义市英峪豫华仪器厂 + 水浴锅 + 三颈烧瓶 + 回流冷凝管 % ? # ! 实验原料酒精 ! 工业品 # 容量百分率为 I!?V # 市售 + 硬脂酸 ! 工业品 # 市售 + 氢氧化钠 ! 分析纯 + 酚酞 ! 指示剂 + 硝酸铜 ! 分析纯 + 硝酸钴 ! 分析纯 % ? $ ! 实验步骤用蒸馏水将硝酸铜配成 C:V 的水溶液备用 # 将氢氧化钠配成 LV 的水溶液 # 然后用工业酒精稀释成 CoC 的混合溶液 # 备用 % 将 CU 酚酞溶于 C:2DM:V 的工业酒精中 # 备用 % 分别取 U 工业硬脂酸 $ C:2D 工业酒精和 两滴酚酞置于 C:2D 的 三颈烧瓶中 # 水浴加 热 # 搅拌 # 回 流 % 维持水浴温度 在 J:j 左右 # 直至硬脂酸全部溶解后 # 马上滴加事先配好了的氢氧化钠混合溶液 # 滴加速度先快后慢 # 滴至溶 收稿日 期 ! ! !:; $ C! $ CL 作者简介 ! ! 郑 ! 静 ! CIMM , ! # 女 # 湖南临湘人 # 实验师 % - 液颜色由无色变为浅红又马上褪掉为止 ! 继续维持水浴温度在 J:j 左右 搅拌 回流反应 C:20* 后 一次性加入 !?2DC:V 的硝酸铜溶液再反应 20* 后 停止加热 冷却至 M:j 再将溶液倒入模具中 自 然冷却后得嫩蓝绿色的固体酒精 ! 若改用一次性加入 :?2DC:V 的硝酸钴溶液 可得浅紫色的固体酒精 ! ? % ! 实验原理硬脂酸与氢氧化钠混合后将发生如下反应 # F CJ - F CJ - FHH1+Q- ! H 反应生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分子 室温下在酒精中 不易 溶 在较高的温度下 硬脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中 而冷却后则形成凝胶体系 使酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间 呈不流动状态而使酒精凝固 形成了 固体状态的酒精 ! # ! 结果与讨论 # ? ! 硬脂酸的用量对固体酒精质量的影响在 C:2DI!?;V 的工业酒精中分别加入 $ ;?:U $ ;?U $ ?:U $ ?U $ M?:U 硬脂酸 均滴加适量的氢氧化钠 考查硬脂酸的用量对产品的固化状况 $ 硬度及燃烧状况的影响 实验结果见表 C ! 表 C ! 硬脂酸的用 量对固 体酒精质量的影响编号 硬脂酸 % U 每 产品燃烧时间 % 5 固 化状况 硬 度 流淌程度 残 渣 C 糕状固 体 小 大 熔化 少 ! ;?: J 有部分沉淀不凝固 小 大 熔化 少 ;? L 有部分沉淀不凝固 小 大 熔化 少 ; ?: C; 均匀剔透的固 体 大 无 少 ? JL 均匀的硬固 体 较大 无 较多 M M?: CC; 特硬的固 体 特大 无 多 ! 由表 C 可知 编号为 ; 的实验较理想 所制备的产品色泽美观 有雪花状花纹的半透明固体 硬度大 燃烧时不流淌 燃烧时间为 C;5 燃烧残渣少 制备成本低 ! # ? # ! 反应温度对固体酒精质量的影响按实验步骤 保持工业酒精 C:2D 与 U 硬脂酸和适量的氢氧化钠配比不变 待硬脂酸溶解后 控制滴加温度分别为 M:j $ Mj $ J:j $ Jj $ L:j 实验结果见表 ! ! 表 ! ! 反应温度对固 体酒精质量的影响编 号 温 度 % j 反 应 现 象 固 化 状 况 每 U 产品燃烧时间 % 5 燃烧状况 C M: 料液浑浊 反应不完全 不能全部固 化 M 流淌 残渣少 ! M 料液澄清 反应完全 固 化 久置软化 C! 不流淌 残渣多 J: 料液澄清 反应完全 完全均匀固 化 C; 不流淌 残渣少 ; J 料液澄清 反应完全 均匀固 化 MJ 流淌 残渣少 L: 料液澄清 有块状固 体 不均匀固 化 M 流淌 残渣少 ! 由表 ! 可以看出 开始滴加氢氧化钠的混合溶液时 温度控制在 J:j 较理想 产品质量最好 ! # ? $ ! 加入不同金属离子对固体酒精质量的影响实验发现金属离子的加入起了 两个很好的作用 # 其一 改变了 固 体酒精的外观色泽 其二 改变了固体酒精燃烧时火焰的颜色 ! 添加少量不同的无机盐类可以改变固 体酒精的外观色泽和火焰颜色 按实验步骤 保持水浴温度在 J:j 时 分别一次性加入不同无机盐溶液再反应 20* 后结束实验 实 表 ! 加入不同金属离子对固 体酒精质量的影响编 号 盐类名 称 加入量 ! 2D 酒精 硬脂酸 每 U 产品燃烧时间 ! 5 产品外观 C C:V 硝酸铜 !? CM?;L C; 蓝绿色 # 均匀 ! C:V 硝酸铁 !? CM?;L M; 浅黄色 # 分层 C:V 硝酸钴 !? CM?;L L: 紫色 # 久置易碎 ; C:V 硝酸镍 !? CM?;L ! 嫩绿色 # 不凝固 C:V 硝酸镍 !? C:? 嫩绿色 # 分层 M C:V 硝酸钴 C? CM?;L L: 紫色 # 均匀 J C:V 硝酸钴 :? CM?;L C!L 浅紫色 # 均匀 ! 由表 得 编号为 C 和 J 的实验结果较好 # 分别得到蓝绿色和浅紫色均匀一致的固体酒精 $ # ? % ! 氢氧化钠的用量对固体酒精质量的影响氢氧化钠的用量主要影响产品的硬度 % 燃烧时流淌程度 % 燃烧后剩余残渣的量 $ 在不加无机盐的情况下 # 在 C:2D 酒精中加入 U 硬脂酸 # 选用酚酞作指示剂 # 滴加温度为 J:j # 实验结果见表 ; $ 表 ; ! 氢氧化钠的用 量对固 体酒精质量的影响编号 LV 氢氧化钠 ! 2D 每 U 产品燃烧时间 ! 5 产品外观 燃烧状况 C L? CC 白 色 # 硬 不流淌 # 残渣多 ! I C 白 色 # 硬 不流淌 # 残渣少 I? 淡红 # 较硬 流淌 # 残渣少 ; C: M 水红 # 很硬 流淌 # 残渣多 ! 由表 ; 可知编号为 ! 的实验效果较好 # 产品 的硬度适中 # 燃烧时间 为 C5 # 燃烧时不流淌 # 燃烧后残渣少 $ 氢氧化钠过量越多 # 产品的硬度越大 # 燃烧后残渣越多 $ # ? & ! 学生平行实验通过 ; 位学生的平行实验 # 进一步证实了 在以硬脂酸为固化剂制备固体酒精的实验中 # 酒精 硬脂酸 o 氢氧化钠为 C:?MoM? & 质量比 # 水浴温度为 J:j 时 # 实验