乙炔制備及性質微型實驗創新設計兩例

韋新平+錢揚義

摘要：分析了人教版高中化學新教材中乙炔制備及性質實驗中存在的問題，對試劑和裝置進行了改進與創新。改進后的實驗充分利用了醫用和生活材料，具有新穎、環保和趣味等特點，體現了微型化、一體化的實驗設計理念，增強了實驗的教學功能。改進后的裝置同樣適合于二氧化碳等“固液不加熱”型氣體制備及性質實驗。

關鍵詞：乙炔制備；乙炔性質；實驗改進；微型實驗

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

現行人教版高中化學新教材[1]中關于乙炔制備與性質的實驗方案主要存在以下問題：（1）電石與飽和氯化鈉溶液反應太過劇烈，難以控制；（2）反應劇烈放熱且會產生大量泡沫，容易堵塞導管；（3）裝置龐大，組裝和操作繁瑣；（4）試劑用量較多，造成浪費；（5）制備的乙炔氣流不穩定，點燃時火焰時大時小，產生大量濃煙，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行改進。試劑方面的改進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的劇烈程度。裝置方面的改進有代表性的有：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行實驗[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，以控制反應的發生與停止[7]。以上都是基于常規實驗儀器的改進，趣味性不強，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驗中容易滑落至溶液中。

鑒于此，本實驗利用醫用和生活材料，進行了微型化和一體化的創新與改進，使實驗試劑更科學，裝置更簡易，操作更簡便，現象更明顯。以期為廣大教師課堂演示實驗、學生分組實驗、開展探究性實驗提供參考。

1 實驗用品

10 mL針筒（附針頭），藥片板，塑料滴管，橡膠導管，試管，單孔橡膠塞，10 mL青霉素瓶（附膠塞），酒精燈，濾紙，細線，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 實驗裝置與操作

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潤滑性。

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

（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）點燃酒精燈，將針筒的針頭置于火焰上，推動活塞，點燃乙炔氣體。可以觀察到針頭處產生明亮的火焰，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線綁好懸掛于瓶子中，另取一針頭通過瓶塞由內向外刺出，如圖4組裝儀器。

（2）實驗開始后從針筒向瓶內滴加溶液，可觀察到電石表面有氣泡產生，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。在針頭處點燃可觀察到有火焰生成。

3 啟示

教材實驗的微型化和一體化組合設計是當前中學化學實驗改進研究的一個熱點，既能提高學生的學習興趣，也能增強實驗的教學功能。本實驗改進主要體現以下三個方面的特色：

3.1 試劑方面的改進

改進實驗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的劇烈程度，硫酸銅溶液可以吸收電石與水反應產生的H2S、AsH3等雜質氣體，乙醇溶液還能夠減少反應產生的泡沫。將電石用棉花包裹除了能夠減少其與水的接觸面，降低反應速率，還能夠防止泡沫沖出堵塞導管。

實驗中試劑用量少，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的試紙替代，試劑用量微量化，尾氣可以直接點燃，減少了對環境的污染，體現了綠色化學的思想。

3.2 裝置方面的改進

實驗用品來源廣泛，生活化。針筒、塑料滴管和青霉素瓶等用品均來源醫用或生活材料，成本低廉，還可以循環利用。

實驗裝置微型化，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，隨關隨停”。其中，方案二做到了氣體的制取、性質實驗一體化，操作非常簡便，現象非常明顯。方案一乙炔燃燒的火焰能夠自由控制調節，課堂演示效果非常好。

裝置新穎，趣味性強，非常適用于學生分組實驗和探究性實驗，對增強學生的學習興趣，培養學生的動手能力、環保意識和科學素養有極大的意義。

3.3 實驗裝置的拓展性

本文設計的實驗裝置有助于增強課堂演示實驗的效果，為廣大教師進行乙炔制備及性質實驗提供參考。同時，本實驗的裝置對于氫氣、二氧化碳等“固液不加熱”型的氣體制取與性質實驗也非常適合，具有廣泛的適用性。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·有機化學基礎[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2]向玉耀，向東興.用不同溶液制乙炔的實驗探究[J].實驗教學與儀器，2004，（12）：23～24.

[3]彭賢春.乙炔制備實驗的探析[J].化學教學，2006，（9）：9～10.

[4]劉強，王磊，張小平等.適合高中師生研究乙烯和乙炔的制取與性質的微型實驗裝置[J].化學教育，2004，（12）：47～49.

[5]王友虎.乙炔制取的實驗改進[J].實驗教學與儀器，2006，（2）：22.

[6]孟令寶，熊言林.乙炔性質系列實驗的組合設計[J].化學教學，2004，（4）：14～15.

[7]邵在華.乙炔的實驗改進[J].教學儀器與實驗，2006，（4）：38.