甲烷與氯氣反應(yīng)裝置改進

何祖英　申文麗

在高一必修2第三章第一節(jié)中出現(xiàn)了關(guān)于甲烷取代反應(yīng)的典型實驗——與氯氣反應(yīng)，該實驗對驗證甲烷取代反應(yīng)有重要意義，但該實驗在具體實施過程中往往令人生畏，望而卻步。教師在具體教學過程中也只是進行講解或觀看視頻，究其原因，主要有以下兩點：（1）在氯氣制備過程中會產(chǎn)生有毒氣體——氯氣。（2）該實驗反應(yīng)條件為光照，課本中明確說不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸，這都會引起學生恐懼心理，從而拒絕做實驗。

針對本實驗出現(xiàn)的問題，經(jīng)過多次驗證嘗試，從實驗的微型化出發(fā)，設(shè)計了如下改進實驗。

一、實驗儀器及試劑

儀器：美瞳瓶一只、5 mL注射器一只、節(jié)能燈、水槽一個。

試劑：氯氣、甲烷、濃氨水、飽和食鹽水、硬紙盒。

二、實驗操作

1.檢查儀器的氣密性。

2.用美瞳瓶收集一瓶氯氣，迅速塞上橡皮塞；用注射器收集甲烷氣體，用針頭插入瓶中，在紙盒中進行操作。

3.在預(yù)先留好的紙盒口中打開蓋子，將白熾燈通電源，直射美瞳瓶，與此同時，緩緩?fù)苿俞樛不钊?/p>

4.注意觀察實驗現(xiàn)象，一開始瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，30 s后黃綠色完全褪去，并觀察到瓶內(nèi)壁有油狀液滴生成。

5.打開瓶塞，用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近瓶口，觀察，有白煙產(chǎn)生。另取一瓶式樣，將針頭倒扣于水槽中，觀察到針尖處有氣泡溢出，一段時間后，觀察美瞳瓶內(nèi)有水進入，水面有一層油狀液體，進一步說明有有機物生成。

三、實驗改進意義

1.實驗可操作性強。在本實驗中，儀器主要來源于生活中的廢棄物，如針筒、廢棄美瞳瓶等，而且將實驗微型化，對于藥品節(jié)約和控制污染都是大有好處的。在反復(fù)實驗操作過程中，現(xiàn)象明顯，操作簡單。

2.實驗安全性得以保證。在未加以改進之前，在試管中進行實驗，氯氣和甲烷用量較多，若光源控制不當，會有爆炸隱患，本實驗改進后一大特點是將實驗微型化，可以大大降低實驗的風險程度，在向瓶內(nèi)緩緩注入甲烷時，由于壓強影響，會控制反應(yīng)用量，導(dǎo)致針筒推不動，這樣即使在強光下也不會發(fā)生爆炸。

3.實驗現(xiàn)象明顯。在改進實驗裝置中，整個實驗耗時短，這也主要有賴于改進實驗裝置中選擇了壓強控制環(huán)節(jié)，在將甲烷緩緩壓入瓶中過程中，增大了體系壓強，加快了反應(yīng)速率，這樣就促進后面反應(yīng)不斷向正反應(yīng)方向移動，大大縮短了反應(yīng)時間，并且能更大限度地生成油狀有機物，使得后邊驗證實驗現(xiàn)象明顯。

四、實驗注意事項

1.實驗儀器的選擇要嚴格遴選，美瞳瓶要驗證氣密性，防止氯氣泄露，也可以用醫(yī)用青霉素瓶等替代。針筒在實驗前同樣要檢驗氣密性，對活塞部分要不斷抽拉，試驗是否平滑，是否有堵塞現(xiàn)象。

2.在收集氣體時采用排飽和食鹽水，而不采用排空氣法，查閱相關(guān)資料，究其原因是該反應(yīng)歷程是自由基鏈反應(yīng)，氧氣會消耗自由基，中斷反應(yīng)鏈。

編輯 謝尾合