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问题 探究 创新关于石蜡油分解实验的探究与再设计林 宏（江苏省南通第一中学，江苏南通 226001）摘要 新课程背景下的化学教材在诸多方面实施了重大改革，其中实验的创新无疑是此次改革的亮点，人教版化学必修2第三章第二节中利用石蜡油分解来制取和探究乙烯等烯烃类气体性质的实验，与以往制取乙烯的实验相比更加简洁、环保，但在具体实施过程中却存在实验很难成功、实验现象不明显等不足。以下通过对石蜡油分解实验的改进，提高实验的成功率，更具高效性，实验效果良好。关键词 石蜡油分解 实验创新 实验改进 1问题的提出石蜡油分解实验是人教版化学 必修2第三章第二节中用于探究乙烯性质的演示实验（见下图37），其原理是利用石蜡油蒸汽遇到灼热的碎瓷片，分解产生乙烯等气体，可分别使溴水和酸性高锰酸钾等溶液褪色。其目的是通过此实验使学生了解到乙烯来自于石油，更重要的是为学生学习乙烯的性质建立感性的认识。无疑此实验在学生学习乙烯性质的过程中起着举足轻重的作用，但笔者在操作过程中却发现此实验很难成功：首先，装置中产生的石蜡油蒸汽量太少，从而导致能分解产生的乙烯等气体的量根本不足以使溴水和酸性高锰酸钾等溶液褪色；其次，实验过程中的加热温度很难达到石蜡油蒸汽的分解温度；第三由于产生的蒸汽量不稳定，在加热过程中极易产生倒吸等现象。以上原因不仅导致实验很难成功，甚至使实验存在一定的危险性，给教师的教学带来很大困扰，更使教师陷于两难的抉择。笔者针对以上不足，不断改进，反复实验，最终逐一解决了所存在的问题，并且使之更简洁、安全，便于控制，现象更明显，同时也更具可操作性。经实践检验，此实验在改进后教学效果良好，为学生后续知识体系的形成奠定了坚实的基础。2实验的探究21将装置由水平改为垂直如图37所示，在原装置中，设计者是利用酒精灯加热碎瓷片时所产生的热量使试管底部的石蜡油变成蒸汽，产生的石蜡油蒸汽通过灼热的碎瓷片进一步分解得到乙烯等气体。但在实际操作过程中由于液体石蜡油并非主动受热，由此产生的蒸汽量很少，所以当极少量的石蜡油蒸汽再通过灼热的碎瓷片时，分解产生的乙烯等气体将更少，从而导致最终将所产生的气体依次通入溴水和酸性高锰酸钾等溶液中时，很难观察到溶液颜色的改变。分析上述实验失败的原因，笔者认为本实验成功的关键之一：首先就是要能够产生足够量的石蜡油蒸汽。而要实现这一目标则要做到以下两点：一是使温度足以将液体石蜡油变成蒸汽。二是保证足够量的液体石蜡油与灼热碎瓷片接触从而产生足够量的石蜡油蒸汽。因此笔者想到将装置由水平改为垂直（如图38所示），将碎瓷片盛放于具支试管中，加热至灼热，然后将液体石蜡油由针筒逐滴推入。改进后的装置既可以使液体石蜡油与灼热的碎瓷片直接接触迅速变成蒸汽，又可通过针筒提供足量的液体石蜡油，同时控制反应的进程。当然，需要注意的是：由于灼热碎瓷片的作用不仅要使液体石蜡油变成蒸汽，同时还要使石蜡油蒸汽进一步分解，因此维持碎瓷片的高温是本实验的关键，所以碎瓷片的量要稍许多些，而实验过程中的石蜡油则要分批、逐滴加入，避免一次加入过多液体石蜡油影响碎瓷片的温度。22将只加热碎瓷片改为加热碎瓷片和无水硫酸铝的混合物根据相关资料显示，碎瓷片作为稳定的难熔物质，在此实验中的作用是用以提升温度，而并非催化剂。碎瓷片的主要成分之一是氧化铝，为了加快反应速度，笔者曾尝试将氧化铝固体加入碎瓷片中共同受热，但由于氧化铝固体多为粉末状，受热过程中有结块现象，效果差强人意。资料显示硫酸铝可起到同样效果，但实验室中的硫酸铝固体多含有结晶水，而水分的存在将不利于温度的提升，因此在使用之前，应将硫酸铝固体进行预处理，在蒸发皿中加热除去水分，同时得到无水硫酸铝的块状固体，与碎瓷片混合使用，效果良好。23利用针筒作为防倒吸装置，同时控制反应的进程在最初的改进实验中，笔者曾尝试用胶头滴管吸取石蜡油后插在具支试管顶部的单孔塞中，当将碎瓷片和无水硫酸铝的混合物加热到灼热时，挤压胶头使石蜡油逐滴滴落。但在松手的一瞬间，由于具支试管内的气压急剧下降，产生了严重的倒吸现象，使实验存在一定的安全隐患。据此，笔者进行了二次改进，用针筒替代胶头滴管。将已吸取一定量石蜡油的针筒插入橡胶塞中，由于针筒在滴加石蜡油的过程中只推不拉，从而最大限度地降低对反应体系内压强的影响，最终避免产生倒吸现象。3.实验的创新31仪器药品仪器：具支试管、针筒、铁架台、酒精灯、试管、橡胶塞、导管、燃烧尖嘴药品：石蜡油、碎瓷片、无水硫酸铝、酸性高锰酸钾溶液、溴水溶液32实验装置图38 石蜡油分解的改进实验33实验步骤及现象1如图所示，搭建装置并检验装置的气密性；2在具支试管中加入碎瓷片和无水硫酸铝，用针筒吸取一定量石蜡油，重新连接好装置；3点燃酒精灯，加热具支试管中的碎瓷片和无水硫酸铝的混合物约两分钟；4将针筒中的石蜡油缓慢、逐次推入具支试管中，石蜡油与灼热的碎瓷片和无水硫酸铝接触，迅速分解产生乙烯等气体，将所得气体依次通入酸性高锰酸钾溶液和溴水中，发现酸性高锰酸钾溶液和溴水均褪色；5将导气管迅速替换成燃烧尖嘴，点燃气体，火焰明亮，有黑烟；6熄灭酒精灯，实验结束。34实验注意事项1实验中所用碎瓷片颗粒的选取宜小不宜大，反应时增大接触面积，加快反应速度；2实验前应对硫酸铝固体进行预处理，将水分除去，水分的存在将不利于温度的提升；3实验中针筒的正确使用可防止倒吸，即针筒的推拉杆应向前推进，不可向后拉；4高锰酸钾宜用稀溶液，3mL该溶液中一般加入23滴稀硫酸，增加溶液的氧化性；5溴水宜用稀溶液