王文婭

摘要：文章以“固體酒精的制作”為例進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探索，從“問題的提出”、“問題的研究”和“研究的成果”三方面闡述了研究的過程，并展示了學(xué)生的研究成果。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；固體酒精；調(diào)查

文章編號(hào)：1008-0546（2014）05-0064-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.024

研究性學(xué)習(xí)已成為中學(xué)教學(xué)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，目前被許多學(xué)校納入正常的教學(xué)環(huán)節(jié)中。化學(xué)知識(shí)與日常生活聯(lián)系非常緊密，因此化學(xué)學(xué)科是研究性學(xué)習(xí)比較容易滲透的一門學(xué)科。同時(shí)，在化學(xué)教學(xué)中，研究性學(xué)習(xí)也是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)化學(xué)興趣的一種較好的方法，研究性學(xué)習(xí)與化學(xué)學(xué)習(xí)是相輔相成的。本文以“固體酒精的制作”為例進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探討。

一、問題的提出

在學(xué)習(xí)了相關(guān)的有機(jī)物知識(shí)后，有學(xué)生提出，在飯店用餐時(shí)發(fā)現(xiàn)明爐大多使用固體酒精作為燃料，比較好奇固體酒精是如何制得的，還對(duì)“酒店為何偏愛使用固體酒精作為燃料”存在疑問，根據(jù)學(xué)生們對(duì)固體酒精的興趣及疑惑，我們開展了關(guān)于固體酒精的研究性學(xué)習(xí)，希望通過這一研究性學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)固體酒精有更多了解，幫助他們解惑，并培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納、合作、交流等能力。

二、問題的研究

1.提出主課題“固體酒精的市場(chǎng)使用情況及制作”。

2. 第一階段：將全班48位同學(xué)分成兩大組，一組學(xué)生查閱資料獲取制備固體酒精的方法，一組學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容為“固體酒精的市場(chǎng)使用情況”的社會(huì)調(diào)查。

3. 第二階段：指導(dǎo)學(xué)生對(duì)收集的資料進(jìn)行篩選、整理和歸納。

同學(xué)們通過網(wǎng)絡(luò)查找、圖書查閱、社會(huì)調(diào)查等方式，收集到很多關(guān)于固體酒精的資料。在老師的幫助下，同學(xué)們將相關(guān)資料進(jìn)行分析、整理，一組學(xué)生完成“固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告”，另一組學(xué)生篩選出兩種制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)備選方案。

（1）方案一：

[原料與配方]

工業(yè)酒精100mL，硬脂酸7g，氫氧化鈉2g。

[制作方法]

將100mL工業(yè)酒精分成兩份，分別加入7g硬脂酸和2g氫氧化鈉。加入氫氧化鈉的酒精溶液需不斷攪拌，直到氫氧化鈉全部溶解，然后將兩份溶液混合，這時(shí)有部分酒精凝固，在水浴中加熱并連續(xù)攪拌，直至全部溶解，然后灌裝到模具中，待冷卻后形成半透明固體，密封包裝。

（2）方案二：

[實(shí)驗(yàn)用品]

藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、蒸發(fā)皿、火柴。

酒精（質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%以上）、醋酸鈣、蒸餾水。

[實(shí)驗(yàn)步驟]

①在燒杯中加入20 mL蒸餾水，再加入適量醋酸鈣，制備醋酸鈣飽和溶液。

②在大燒杯中加入80 mL酒精，再慢慢加入15 mL飽和醋酸鈣溶液，用玻璃棒不斷攪拌，燒杯中的物質(zhì)開始時(shí)出現(xiàn)渾濁，繼而變稠并不再流動(dòng)，最后成為凝膠狀。

③取出膠凍，捏成球狀，放在蒸發(fā)皿中點(diǎn)燃。膠凍立即著火，并發(fā)出藍(lán)色火焰。

4. 第三階段：學(xué)生分組進(jìn)行固體酒精的制作，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

確定方案后，考慮到方案一中用于制備硬脂酸的油脂不同可能會(huì)影響固體酒精成品的物理性狀，因此硬脂酸分別使用豬油、雞油和魚油來(lái)制備。

重新將全班48位同學(xué)分成4個(gè)小組制備固體酒精：

①以醋酸鈣為原料

②以豬油制備的硬脂酸為原料

③以雞油制備的硬脂酸為原料

④以魚油制備的硬脂酸為原料

進(jìn)行分組時(shí)，在學(xué)生自愿結(jié)合的前提下，盡量考慮到每組學(xué)生在思維、行動(dòng)能力等各方面的平衡。

5. 第四階段：根據(jù)學(xué)生制得的固體酒精的特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步討論。

（1）將4個(gè)小組制備的固體酒精進(jìn)行比較，討論以下問題。

①觀察制備出的固體酒精的顏色，思考如何獲得不同顏色的固體酒精。

②比較最終制備的4種固體酒精成品的外觀、燃燒率等。

③分析4種制備固體酒精的方法的難易程度，討論“哪種方法制備的固體酒精更經(jīng)濟(jì)實(shí)用”。

（2）分析及結(jié)論

①在制作過程中通過添加不同金屬離子的化合物可以變換出不同的顏色，使固體酒精的色彩更加豐富。例如添加硫酸銅可以得到藍(lán)色的固體酒精。

②以醋酸鈣制備的固體酒精燃燒后殘?jiān)^多，燃燒率低。以豬油制備的固體酒精較為堅(jiān)硬、燃燒時(shí)不易流淌，雞油制備的固體酒精偏軟，魚油則過軟、不易成形、燃燒時(shí)易流淌，然而燃燒率卻是魚油>雞油>豬油。

③以醋酸鈣制備固體酒精的方法比較簡(jiǎn)單，但制備出的固體酒精燃燒率很低，燃燒后殘?jiān)^多，而且燃燒時(shí)間很短，不適合飯店中推廣使用。以油脂為原料制備固體酒精的方法步驟比較繁瑣，但制備出的固體酒精凝固程度好，透明度高，燃燒后殘?jiān)?，燃燒值高，生產(chǎn)成本低，相比較而言，更適合推廣使用。

三、研究的成果

通過本次研究，學(xué)生了解了固體酒精的市場(chǎng)使用情況及制備方法，并完成了固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和固體酒精的制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

下面是學(xué)生完成的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

（一）固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告

[調(diào)查項(xiàng)目]

1. 餐飲業(yè)固體酒精的使用情況。

2. 市場(chǎng)上固體酒精的銷售情況（主要調(diào)查網(wǎng)絡(luò)銷售）。

[調(diào)查地點(diǎn)]

1. 蘇州市高新區(qū)長(zhǎng)江路綠寶商業(yè)廣場(chǎng)。

2. 淘寶上銷售固體酒精的各商家。

[調(diào)查報(bào)告]endprint

1. 固體酒精使用情況

在綠寶廣場(chǎng)，同濟(jì)大酒店、粗菜館和綠寶地下美食廣場(chǎng)中，明爐類的菜品都使用固體酒精。使用固體酒精的飯店，大多認(rèn)為固體酒精使用方便，比卡式爐（燃料為小罐裝煤氣）要更安全。

2. 固體酒精的銷售情況

固體酒精銷量第一的淘寶店鋪中，一箱固體酒精32.8元，每箱36個(gè)酒精塊，每個(gè)酒精塊重65克，月銷量1400多箱。

[調(diào)查結(jié)論]

固體酒精在餐飲市場(chǎng)占有一定的地位，因其使用的簡(jiǎn)便和安全，廣受商家歡迎。固體酒精的銷量也很穩(wěn)定。

（二）制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

下面是學(xué)生設(shè)計(jì)的以雞油為原料制備固體酒精的具體實(shí)驗(yàn)方案。

該方案是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過查閱資料寫出的具體方案，特點(diǎn)是方法詳盡，原料規(guī)格及用量、儀器的使用都很明確，便于學(xué)生操作。

1. 原材料

酒精（≥95%），氫氧化鈉，硝酸銅，雞油

2. 實(shí)驗(yàn)方法

（1）熬油

取236g雞油，用剪刀剪成小塊，放入水浴鍋中，在酒精燈下加熱，待油渣微焦時(shí)，停止加熱，稱得194.8g油脂，得率為82.5%。

（2）皂化

稱取40g油脂，放入500mL大燒杯中，依次加入40mL 95%酒精溶液和70mL 40% NaOH溶液，加熱約半小時(shí)，并用玻璃棒不斷攪拌，并補(bǔ)充少量稀酒精溶液保持其體積不變。攪拌過程中，有白色蠟狀固體產(chǎn)生，最后液面上有肥皂衣和大量肥皂泡沫。

用玻璃棒蘸數(shù)滴反應(yīng)液置于試管中，加5-6mL蒸餾水，加熱振蕩，靜置若有油脂分出，說(shuō)明皂化不完全，可加堿至皂化完全。

（3）鹽析

將20mL蒸餾水慢慢加入完全皂化后的溶液中，再加入450mL熱飽和食鹽水，邊加邊攪拌，得白色乳狀液，靜置一段時(shí)間后，白色肥皂上浮，倒掉下層溶液。

（4）酸化

取所得肥皂的二分之一置于250mL燒杯中，加足量酸，小火加熱并攪拌，有白色固體狀油層上浮，繼續(xù)加熱攪拌，白色固體狀油層變?yōu)闊o(wú)色液狀油層（整個(gè)加熱攪拌過程約20分鐘），將液體倒入分液漏斗中，分出油層（油層為高級(jí)脂肪酸），倒入三頸瓶。

（5）制固體酒精

在三頸瓶中加入106 mL 95%酒精，水浴加熱至60-76℃，使脂肪酸溶液變成均勻透明的溶液，打開攪拌器，于微沸情況下慢慢滴加10 mL NaOH酒精溶液（濃度為1g/mL，用NaOH固體和95%的酒精溶液配制），滴加約15分鐘，滴完后，加入0.5g硝酸銅，繼續(xù)攪拌加熱，直至溶液變?yōu)樗{(lán)色，將溶液倒入燒杯，攪拌至有絮狀物出現(xiàn)，停止加熱，放置冷卻，得淡藍(lán)色凝膠狀固體。

在本次研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生親身體驗(yàn)了市場(chǎng)調(diào)查、資料查找、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、固體酒精的制備一系列探究過程，整個(gè)學(xué)習(xí)過程，在激增學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、探求新知的激情和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的交際能力、合作精神、科學(xué)探究能力等方面，都收到了良好的效果。但是在取得成果的同時(shí)也存在一系列的問題，例如評(píng)價(jià)方式的選擇、研究性學(xué)習(xí)方法的選擇、中學(xué)階段應(yīng)試學(xué)習(xí)與研究性學(xué)習(xí)的課時(shí)沖突等問題，還急需一線教師進(jìn)一步的嘗試、探討。

參考資料

[1] 錢曉春. 固體酒精的合成工藝研究[J]. 化學(xué)世界，1992，33（7）：325-328endprint