李嘉琦 陽(yáng)志高

（寧鄉(xiāng)縣第一高級(jí)中學(xué) 湖南 長(zhǎng)沙 410660）

石蠟油分解實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)開(kāi)始學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的一個(gè)重要科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，其不但讓學(xué)生了解了乙烯的來(lái)源，重要的是為學(xué)生學(xué)習(xí)乙烯的性質(zhì)建立了感性認(rèn)識(shí)，明白乙烯能使酸性高錳酸鉀和溴水褪色。教材提供的實(shí)驗(yàn)方法時(shí)間較長(zhǎng) （大約需要18－27 分鐘）且成功的幾率較低，這迫使多數(shù)的老師采取多媒體視頻或模擬動(dòng)畫的方式代替該演示實(shí)驗(yàn)，電子教學(xué)手段盡管也能模擬正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是學(xué)生缺乏親身經(jīng)歷的認(rèn)同感，在一定程度上影響了影響了學(xué)生對(duì)知識(shí)的可信度和學(xué)生科學(xué)探究的積極性，達(dá)不到該演示實(shí)驗(yàn)所起到的教學(xué)意義。近年來(lái)關(guān)于石蠟分解實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)屢有報(bào)道， 優(yōu)化主要集中在對(duì)裝置的改進(jìn)和對(duì)催化劑（比如用二氧化錳、三氧化二鋁等）的改進(jìn)兩個(gè)方面［1－3］；將煤渣這種生活廢棄物用于中學(xué)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)石蠟的分解上未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

煤渣的主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等；由于其具有硅鋁結(jié)構(gòu)特征以及很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、很高的比表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)，這使它作為催化劑或催化劑載體都具有廣泛的應(yīng)用潛力［4－5］；不同來(lái)源的煤渣， 其物理化學(xué)性質(zhì)波動(dòng)比較大， 這是作為家庭燃料蜂窩煤在定型時(shí)候添加的黃泥所決定的；我們采用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室更常見(jiàn)的石蠟代替石蠟油，用煤渣為催化劑催化石蠟的分解，取得較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；更重要的是在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中帶給學(xué)生的震撼能引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

一、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將煤渣粉碎，置于坩堝中灼燒一段時(shí)間；對(duì)教材中石蠟油分解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，酒精燈上加用易拉罐做成的酒精燈防風(fēng)罩；將左邊試管中的物質(zhì)改成石蠟和煤渣。按圖1 連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查裝置的氣密性，先預(yù)熱后對(duì)準(zhǔn)煤渣加熱，將導(dǎo)管依次通入裝好酸性高錳酸鉀和溴水的試管，觀察現(xiàn)象。

圖1 石蠟的催化分解實(shí)驗(yàn)

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從下頁(yè)表1 可以看出， 沒(méi)有催化劑存在的情況下，石蠟不分解；在催化劑量較少的情況下，石蠟液化后氣化，大部分的石蠟蒸氣充滿試管并在試管口附近凝結(jié)，裂化不夠連續(xù)（按教材提供的實(shí)驗(yàn)方法也有類似的現(xiàn)象），故高錳酸鉀和溴水褪色時(shí)間較長(zhǎng)，且高錳酸鉀溶液上層有少量油狀液體，該油狀液體不能使酸性高錳酸鉀褪色；當(dāng)煤渣用量達(dá)到3．0g，繼續(xù)增加用量褪色時(shí)間沒(méi)有明顯縮短；使用相同量煤渣時(shí)，經(jīng)過(guò)酸蝕處理和高溫?zé)崽幚淼玫降拿涸呋Ч黠@變好，這可能是酸蝕有助于形成更多的孔道，增加接觸面積； 同時(shí)高溫灼燒能去掉煤渣中的積炭和水分，也能形成更多的孔道， 從而達(dá)到提高催化效果的目的；實(shí)驗(yàn)還同時(shí)考察了煤渣催化劑的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)③中加熱直到無(wú)氣體生成， 將煤渣倒入坩堝， 充分灼燒，備用，紅外光譜和熱重分析可以看出，催化劑的骨架并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，這說(shuō)明煤渣具有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性；在同等條件下，對(duì)催化劑做重復(fù)性考察實(shí)驗(yàn)；從實(shí)驗(yàn)⑥－⑨可以看出，煤渣使用四次催化性能沒(méi)有明顯衰退；第5 次褪色時(shí)間明顯增長(zhǎng)，原因可能是在重復(fù)使用過(guò)程中催化劑存在損耗，或者石蠟中某些雜質(zhì)對(duì)煤渣催化劑有毒化作用；實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明煤渣對(duì)石蠟的分解具有良好的催化效果和穩(wěn)定的催化性能。

表1 石蠟的分解實(shí)驗(yàn)

三、結(jié)論

化學(xué)來(lái)源于生活又服務(wù)于生活，利用生活垃圾蜂窩煤渣催化石蠟的分解取得不錯(cuò)的催化效果；相對(duì)于一些同行更加滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果［1－3］，煤渣也有其特有的優(yōu)點(diǎn)：首先煤渣粉末體積較大，對(duì)液體和氣體具有較大的吸附性， 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不存在試管炸裂的危險(xiǎn)；其次， 將蜂窩煤渣這種生活垃圾用于中學(xué)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，符合新課程教學(xué)和綠色化學(xué)的理念；更為重要的是，該實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生理解科學(xué)，技術(shù)，社會(huì)三者之間的關(guān)系，同時(shí)培養(yǎng)他們應(yīng)具有的社會(huì)責(zé)任感。

［1］王翼．石蠟油分解實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］．中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2014，（5）：39

［2］鐘云．石蠟油分解實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］．中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2012，（4）：28

［3］劉 文 芳．石蠟油分解實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］．化學(xué)教學(xué)，2011，（11）：41

［4］楊震，金立忠．粉煤灰在沸水處理中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（32）：114

［5］郭亞文，孫秀君等．粉煤灰活化及在含油廢水處理中的應(yīng)用研究［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，（26）：43－45