“煤的干餾”實(shí)驗(yàn)的簡易設(shè)計(jì)

沈小元

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景

煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程.在九年級上冊教材“燃料的合理利用與開發(fā)”中一句話講述了煤干餾的原理和作用;在高中化學(xué)必修2教材的“資源綜合利用 環(huán)境保護(hù)”中，也是簡單地介紹了一下概念，列出了煤干餾的產(chǎn)品和用途，但是對于如何開展這個(gè)實(shí)驗(yàn)并沒有提及.因?yàn)槊旱母绅s過程所需溫度比較高（在500度到1100度之間），反應(yīng)過程比較復(fù)雜，不管是教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)都難以開展.鑒于這樣的一個(gè)教學(xué)情況，我們一直在尋找設(shè)計(jì)一個(gè)簡單易操作、現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)來完成煤的干餾，讓學(xué)生能親身體驗(yàn)這個(gè)看似遙不可及的實(shí)驗(yàn).

二、實(shí)驗(yàn)原理

煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程，產(chǎn)物中除了產(chǎn)生一些可燃性氣體，還會(huì)產(chǎn)生焦炭.在本實(shí)驗(yàn)中采用報(bào)紙來替代煤，用鋁箔紙來包裹報(bào)紙，讓其處于隔絕空氣狀態(tài)，然后就用酒精燈加熱即可完成.

三、實(shí)驗(yàn)用品

儀器：酒精燈、鑷子、石棉網(wǎng)、火柴

藥品：鋁箔紙、報(bào)紙

四、實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

1.將鋁箔紙裁成3cm寬，5cm長;報(bào)紙裁成2cm寬，8cm長.

2.將報(bào)紙沿著長度方向卷起，最終為2cm長，0.5cm寬左右，并壓實(shí).

3.將卷好的報(bào)紙一頭與鋁箔紙齊平，另一頭比鋁箔紙短1cm放在鋁箔紙內(nèi)，并將鋁箔紙卷起，卷好后將多余的1cm翻起與另2cm重疊.

4.用鑷子夾起卷好的鋁箔紙放在酒精燈上加熱（注意從齊平的那一端慢慢往后），開始有煙，很快就有火焰噴出（圖1），并能持續(xù)幾分鐘.

5.待火焰完全熄滅，將鋁箔紙放在石棉網(wǎng)上冷卻，冷卻后打開鋁箔紙，可清楚看到有黑色的物質(zhì)生成（圖2）.

6.將黑色物質(zhì)用鑷子夾起，放在燃著的酒精燈上，可清楚看到燃燒過程中發(fā)出的紅光.

五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及現(xiàn)象解釋

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)解釋.

煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，其組成以C為主，還含有少量的H、O、N、S等元素;報(bào)紙的成分主要就是纖維素，組成元素為C、H、O，所以兩者的組成元素相似，用報(bào)紙來代替煤做實(shí)驗(yàn)完全可行.煤干餾是在隔絕空氣的環(huán)境下進(jìn)行的，本實(shí)驗(yàn)中首先將報(bào)紙卷折并壓實(shí)，然后用稍大些的鋁箔紙包裹壓實(shí)的報(bào)紙，這樣報(bào)紙基本處于一個(gè)隔絕空氣的狀態(tài).煤干餾的條件是高溫，本實(shí)驗(yàn)中酒精燈直接加熱的是鋁箔紙，加熱狀態(tài)的鋁箔紙為包裹在內(nèi)的報(bào)紙?zhí)峁┝烁邷貤l件.

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋.

在實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)，加熱10秒鐘左右就有煙產(chǎn)生，之后有火焰噴出，并可持續(xù)燃燒幾分鐘，即使短暫離開酒精燈火焰，噴出的火焰也可持續(xù)，說明里面產(chǎn)生了可燃性氣體;待火焰熄滅后，打開冷卻的鋁箔紙發(fā)現(xiàn)里面產(chǎn)生了黑色物質(zhì)，說明該反應(yīng)生成了炭;鋁箔上還有少許油狀物質(zhì)，這些和煤干餾的結(jié)果基本一致.

六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

本實(shí)驗(yàn)中儀器和藥品簡單易得，裝置十分簡單，學(xué)生在家就可以完成，且該實(shí)驗(yàn)與煤干餾實(shí)驗(yàn)相比較，可減少二氧化硫、二氧化氮等污染物的排放，保護(hù)學(xué)生的身體健康.另外本實(shí)驗(yàn)中的報(bào)紙也可以用火柴梗或小木條代替，鋁箔紙用膠頭滴管代替，將火柴梗（4cm長左右）放入8cm長（含拉細(xì)長部分，未拉細(xì)部分約5cm左右）左右的膠頭滴管中，并將未拉細(xì)一端用橡皮塞塞緊，然后用鑷子夾住放在酒精燈上加熱，很快看到玻璃管內(nèi)火柴梗變黑，細(xì)管口持續(xù)噴出火焰幾分鐘，玻璃管內(nèi)壁有褐色油狀物質(zhì)出現(xiàn)，這些現(xiàn)象與鋁箔紙內(nèi)干餾報(bào)紙現(xiàn)象相同，效果相近.這些在生活中就很容易進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手，進(jìn)一步提升學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的熱情，使化學(xué)更好地融入大家的生活中.