微波爐在中學化學實驗中的應用

摘要：利用微波爐加熱速度快、溫度易控制的特點以及產生的微波對某些化學反應獨特的作用，將微波爐應用于中學化學實驗中硫酸銅晶體分解、乙酸乙酯催化合成及淀粉水解等實驗方面進行了一定的嘗試。關鍵詞：微波爐；加熱；催化；樣品處理

文章編號：1005-6629(2007) 02-0004-02

中圖分類號：C633．8

文獻標識碼：C

微波爐目前已是許多家庭必備的用具。微波爐磁控管陰極發射的電子向陽極運動過程中，在磁控管內電磁場力和永磁鐵軸向磁場的雙重作用下作擺線運動。將振蕩產生的2450MHz微波輸入爐腔，引起極性分子(如水分子)的高頻振蕩，通過分子間相互摩擦、碰撞，最終導致食物加熱。微波爐具有加熱速度快、溫度易控制、節能省電等優良特性，若將它應用于某些中學化學實驗可以收到意想不到的效果。

1 微波加熱

微波爐加熱速度快，升溫速度可達10℃／s，在短時間內即可達到反應溫度、熱效率高，而且加熱均勻、無加熱梯度、無滯后效應，反應往往在數分鐘內即可完成。

實驗1：硫酸銅晶體中結晶水含量的測定。采用傳統加熱方式存在的問題有：①坩堝置于泥三角上加熱穩定性差易倒伏、操作技術要求高；②酒精燈加熱分解2．0g樣品大致需時7～12min，反應時間長；③加熱溫度難控制，時間稍長還可能會引起無水硫酸銅分解。若選用微波爐加熱．只需將盛放樣品的瓷坩堝(加蓋)置于爐腔內，火力強度為高火檔(輸出功率100％)，2～3min即可完成，實驗時間短、效果好。

2 催化合成

用微波爐產生的高頻率微波輻射爐腔內某些反應的反應物，可以快速得到相應產物，提高反應的轉化率，大大縮短反應所需要的時間。而且，用微波爐來合成某些化學物質時避免了常規水浴、油浴、砂浴或電熱套等加熱設備，操作簡單，便于控制．實驗環境好，勞動強度低。

實驗2：微波催化合成乙酸乙酯。在50ml錐形瓶中加入適量的冰醋酸、乙醇(酸醇物質的量之比為1：0．8)和0．5～1g AlCl3固體作催化劑并振蕩，瓶口裝上一空干燥管后放入微波爐中，選擇解凍檔(輸出功率30％)微波輻射5min，取出、水浴冷卻后倒人盛飽和食鹽水的燒杯，液面上有一層較厚的油層，并可聞到香味。

若按教材要求用濃硫酸作催化劑。由于濃硫酸是強氧化劑，碳化現象嚴重，并可催化生成副產物乙醚，造成產率較低；與傳統酯化方法相比，微波催化合成乙酸乙酯則產量大、產率高，實驗現象明顯。

實驗3：淀粉水解實驗。在50ml錐形瓶中加入10ml淀粉溶液，再加1ml 1mol／L的稀硫酸后攪拌得到樣品。取保鮮膜封住錐形瓶瓶口，并用大頭針扎1～2個小孔后放入微波爐爐腔催化水解，控制溫度100～120℃(低火檔，輸出功率50％)，2min后取出并冷卻。得到的溶液分置于2支試管，一支試管中加碘水不變色；另一試管加少量NaOH中和后再加含NaOH的Cu(OH)₂懸濁液，加熱至沸騰有磚紅色沉淀生成。

淀粉水解實驗若按教材方法操作水解需時較長，且成功率很低；若采用微波爐催化加熱，淀粉水解非常徹底，現象明顯，操作簡單。實驗時間短，成功率高。

3 樣品處理

用化學方法進行定性、定量分析前，有些樣品必須經過干燥、灰化、消解、溶樣等預處理。如：

實驗4：海帶樣品的處理。在做海帶中碘元素含量測定實驗前，必須先將海帶樣品干燥灰化處理。雖然傳統灰化法設備簡單、操作容易，但耗時長，較高溫度下(>450℃)揮發性元素易損失。若改用微波爐處理樣品，由于微波能深入樣品分子內部深層次作用只需極短的時間就可完成整個樣品處理過程，高能效、省時省力。

除此，在檢測紅磚中的Fe3³⁺、干燥原料CH₃COONa制CH₄、干燥劑硅膠的烘干再利用等實驗中若使用微波爐對樣品進行處理均可收到很好的效果。

4 說明與注意點

(1)本文實驗所用微波爐型號為LG機械型WP700(MS-2089T)，輸出功率為微波700W；用微波爐進行化學實驗時試劑用量不宜過少，避免微波爐輕載運行；

(2)實驗1中瓷坩堝不能用鐵坩堝、石墨坩堝等代替，因為放入爐內的鐵、鋁、不銹鋼、搪瓷等器皿，在加熱時會反射微波，并因電磁感應產生電火花，既不安全，也不能加熱樣品；

(3)微波爐用于液相反應(特別是有易燃易爆物參與的反應)時往往有一定的危險性，應盡量避免長時間高功率運作，對樣品可采取短時多次的方式進行催化加熱。

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