韋新平+錢揚(yáng)義

摘要：分析了人教版高中化學(xué)新教材中乙炔制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，對試劑和裝置進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)充分利用了醫(yī)用和生活材料，具有新穎、環(huán)保和趣味等特點(diǎn)，體現(xiàn)了微型化、一體化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。改進(jìn)后的裝置同樣適合于二氧化碳等“固液不加熱”型氣體制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：乙炔制備；乙炔性質(zhì)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；微型實(shí)驗(yàn)

文章編號：1005–6629（2014）1–0061–02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

現(xiàn)行人教版高中化學(xué)新教材[1]中關(guān)于乙炔制備與性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案主要存在以下問題：（1）電石與飽和氯化鈉溶液反應(yīng)太過劇烈，難以控制；（2）反應(yīng)劇烈放熱且會產(chǎn)生大量泡沫，容易堵塞導(dǎo)管；（3）裝置龐大，組裝和操作繁瑣；（4）試劑用量較多，造成浪費(fèi)；（5）制備的乙炔氣流不穩(wěn)定，點(diǎn)燃時火焰時大時小，產(chǎn)生大量濃煙，污染教室空氣。針對以上問題，近年來不斷有研究者從試劑和裝置等方面進(jìn)行改進(jìn)。試劑方面的改進(jìn)分別有利用乙醇溶液[2]、醋酸溶液[3]、氫氧化鈉溶液[4]或者硫酸銅溶液[5]代替飽和食鹽水以減緩反應(yīng)的劇烈程度。裝置方面的改進(jìn)有代表性的有：孟令寶等利用吸有溶液的膠頭滴管代替滴液漏斗，用具支試管代替錐形瓶組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[6]。邵在華改變操作方式，通過栓有電石的銅絲來控制溶液與電石的接觸與分離，以控制反應(yīng)的發(fā)生與停止[7]。以上都是基于常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，趣味性不強(qiáng)，裝置需要組裝較多儀器，不夠便捷，而且栓在銅絲上的電石在實(shí)驗(yàn)中容易滑落至溶液中。

鑒于此，本實(shí)驗(yàn)利用醫(yī)用和生活材料，進(jìn)行了微型化和一體化的創(chuàng)新與改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)試劑更科學(xué)，裝置更簡易，操作更簡便，現(xiàn)象更明顯。以期為廣大教師課堂演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、開展探究性實(shí)驗(yàn)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)用品

10 mL針筒（附針頭），藥片板，塑料滴管，橡膠導(dǎo)管，試管，單孔橡膠塞，10 mL青霉素瓶（附膠塞），酒精燈，濾紙，細(xì)線，棉花等。

電石（CaC2），飽和硫酸銅和無水乙醇的混合液（體積比2：1），0.1 mol/L的酸性高錳酸鉀溶液，溴的四氯化碳溶液。

2 實(shí)驗(yàn)裝置與操作

2.1 方案一

（1）在一次性塑料滴管吸泡的底部剪開一個小口，塞入2～3粒用棉花包裹的電石，在試管內(nèi)裝入約2 mL飽和硫酸銅和無水乙醇的混合液，如圖1組裝儀器（鐵架臺等固定裝置已略去），針筒活塞先用水潤濕以增強(qiáng)潤滑性。

（2）實(shí)驗(yàn)開始后，將滴管吸泡部分浸入溶液中，可觀察到吸泡內(nèi)開始產(chǎn)生氣泡，針筒活塞開始上升。待針筒內(nèi)氣體快要收集滿之后，將球泡上拉使之與液體分離，反應(yīng)逐漸停止。

（3）從橡皮管上取下針筒，用氣夾夾住橡皮管。針筒裝上針頭，然后扎入橡皮塞中以防止乙炔泄露。

（4）在藥片板的兩個孔穴上分別滴入8滴酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液。依次把集有乙炔氣體的針筒針頭插入酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液，推動活塞，使氣體通入溶液，可觀察到溶液逐漸褪色。

（5）點(diǎn)燃酒精燈，將針筒的針頭置于火焰上，推動活塞，點(diǎn)燃乙炔氣體?？梢杂^察到針頭處產(chǎn)生明亮的火焰，并看到有少量黑煙生成，通過推動活塞能夠控制火焰的大小。

2.2 方案二

（1）在針筒內(nèi)吸入飽和硫酸銅和無水乙醇的混合液約4 mL，在青霉素瓶中放入幾粒電石，將濕潤的浸有酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液的試紙用細(xì)線綁好懸掛于瓶子中，另取一針頭通過瓶塞由內(nèi)向外刺出，如圖4組裝儀器。

（2）實(shí)驗(yàn)開始后從針筒向瓶內(nèi)滴加溶液，可觀察到電石表面有氣泡產(chǎn)生，浸有酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液的濾紙逐漸褪色，通過對比可以觀察到酸性高錳酸鉀濾紙褪色的速率更快。在針頭處點(diǎn)燃可觀察到有火焰生成。

3 啟示

教材實(shí)驗(yàn)的微型化和一體化組合設(shè)計(jì)是當(dāng)前中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究的一個熱點(diǎn)，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)主要體現(xiàn)以下三個方面的特色：

3.1 試劑方面的改進(jìn)

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中將飽和氯化鈉溶液換成了飽和硫酸銅溶液和無水乙醇的混合液，有效減緩了與電石反應(yīng)的劇烈程度，硫酸銅溶液可以吸收電石與水反應(yīng)產(chǎn)生的H2S、AsH3等雜質(zhì)氣體，乙醇溶液還能夠減少反應(yīng)產(chǎn)生的泡沫。將電石用棉花包裹除了能夠減少其與水的接觸面，降低反應(yīng)速率，還能夠防止泡沫沖出堵塞導(dǎo)管。

實(shí)驗(yàn)中試劑用量少，只需幾粒電石，幾毫升溶液，高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液均用相應(yīng)的試紙?zhí)娲噭┯昧课⒘炕?，尾氣可以直接點(diǎn)燃，減少了對環(huán)境的污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想。

3.2 裝置方面的改進(jìn)

實(shí)驗(yàn)用品來源廣泛，生活化。針筒、塑料滴管和青霉素瓶等用品均來源醫(yī)用或生活材料，成本低廉，還可以循環(huán)利用。

實(shí)驗(yàn)裝置微型化，各部分體積小，減少了排除裝置空氣所需要的試劑用量和時間。無論方案一還是方案二，裝置都能做到“隨開隨用，隨關(guān)隨停”。其中，方案二做到了氣體的制取、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一體化，操作非常簡便，現(xiàn)象非常明顯。方案一乙炔燃燒的火焰能夠自由控制調(diào)節(jié)，課堂演示效果非常好。

裝置新穎，趣味性強(qiáng)，非常適用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)，對增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、環(huán)保意識和科學(xué)素養(yǎng)有極大的意義。

3.3 實(shí)驗(yàn)裝置的拓展性

本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置有助于增強(qiáng)課堂演示實(shí)驗(yàn)的效果，為廣大教師進(jìn)行乙炔制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)提供參考。同時，本實(shí)驗(yàn)的裝置對于氫氣、二氧化碳等“固液不加熱”型的氣體制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)也非常適合，具有廣泛的適用性。

參考文獻(xiàn)：

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