實(shí)驗(yàn)室制乙炔及性質(zhì)檢驗(yàn)的一體化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

姚玉琴衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

摘要：微型一體化實(shí)驗(yàn)可以使氣體的制取與性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，其優(yōu)勢(shì)在于縮短反應(yīng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)效果明顯。既能滿足實(shí)驗(yàn)所要獲取化學(xué)性質(zhì)的要求，又大幅度地降低原料試劑的用量，減少化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。

關(guān)鍵詞：乙炔微型化實(shí)驗(yàn)

在人教版高中化學(xué)教科書(shū)選修5中，實(shí)驗(yàn)室制取乙炔是中學(xué)化學(xué)教材中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)常用飽和食鹽水代替蒸餾水與碳化鈣反應(yīng)，但是實(shí)際操作過(guò)程中容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1.雖然用飽和食鹽水來(lái)代替水，但電石和飽和食鹽水的反應(yīng)速率仍然相當(dāng)快，速率難以控制。同時(shí)產(chǎn)生大量泡沫，容易堵塞導(dǎo)管，影響實(shí)驗(yàn)效果。

2.直接用點(diǎn)燃處理尾氣產(chǎn)生大量濃煙，污染教室空氣，影響師生健康。

3.乙炔制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)采用多次進(jìn)行，沒(méi)有連續(xù)性，既浪費(fèi)藥品又消耗時(shí)間。

因此，筆者為了克服上述不足，使用微型化改造，通過(guò)對(duì)乙炔的制取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次研究和操作驗(yàn)證，提出了本實(shí)驗(yàn)方案，希望能達(dá)到更好的教學(xué)效果。

一、實(shí)驗(yàn)原理

CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2

2MnO4-+6H++C2H2→2Mn2++2CO2+4H2O

CH≡CH+Br2→CHBr=CBr

CHBr=CHBr+Br2→CHBr2—CHBr2

二、實(shí)驗(yàn)用品

儀器：微型實(shí)驗(yàn)儀器一盒、注射器一個(gè)。

藥品：25%乙醇水溶液、電石、硫酸銅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、溴水。

三、實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(略去微型操作臺(tái)裝置部分)

圖　實(shí)驗(yàn)裝置 (注：①25%乙醇水溶液；②電石；③硫酸銅溶液；④酸性高錳酸鉀溶液；⑤溴水。)

四、實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象

1.按照上圖組裝好儀器，并檢查裝置的氣密性。

2.添加藥品：在具支U形試管右側(cè)內(nèi)套管中加入少量電石，同時(shí)在U形管底部加入適量25%乙醇水溶液，液面要保持內(nèi)套管底部以下，在U形具支試管的膠塞上開(kāi)一個(gè)小孔，利用小孔插入注射器；在具支試管中加入硫酸銅溶液；在V形側(cè)泡反應(yīng)管的第一個(gè)凹槽加入酸性高錳酸鉀溶液，在第二個(gè)凹槽中加入溴的四氯化碳溶液。

3.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果：慢慢推動(dòng)注射器的推手，以增大U形具支試管中的壓強(qiáng)，從而使其內(nèi)的25%乙醇水溶液與電石接觸。反應(yīng)比較溫和、適中，有少量泡沫產(chǎn)生，但不影響對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，有氣體產(chǎn)生。通過(guò)硫酸銅溶液以除去反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)，繼而通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液、溴水來(lái)檢驗(yàn)乙炔的性質(zhì)。此時(shí)觀察到酸性高錳酸鉀溶液、溴水均褪色，而剩余的乙炔則用排水法收集，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再用燃著的木條伸到集氣瓶口，使少量乙炔在空氣燃燒，燃燒時(shí)火焰明亮、伴有濃烈的黑煙。因此，乙炔可以再空氣中燃燒，也易被酸性高錳酸鉀溶液所氧化，也能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)。

五、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后的優(yōu)點(diǎn)

1.利用微型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置組裝簡(jiǎn)單、方便，實(shí)驗(yàn)藥品用量減少，成本降低，乙炔的制取及性質(zhì)檢驗(yàn)一次性完成，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)裝置。

2.采用推動(dòng)注射器手柄來(lái)改變U形具支試管中的壓強(qiáng)，能較好的控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，也能較好的控制反應(yīng)速率。

3.實(shí)驗(yàn)中將飽和食鹽水用25%乙醇水溶液代替，使反應(yīng)程度適中，泡沫產(chǎn)生較少，能清晰的觀察到有氣體產(chǎn)生。減少了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，實(shí)驗(yàn)的可靠性、安全性增強(qiáng)。

4.利用V形側(cè)泡反應(yīng)管，可以方便、快速地檢驗(yàn)出乙炔的性質(zhì)。

5.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中收集的乙炔氣體，減少乙炔排放到空氣中，污染環(huán)境，影響師生的身體健康，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。