實驗室制備乙炔的實驗探究

文章編號：1005－6629(2008)10－0078－02中圖分類號：G633.8文獻標(biāo)識碼：B

［問題］某課外實驗探究小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)乙炔的性質(zhì)中，看到老師在演示乙炔的性質(zhì)時所用乙炔氣體的制備方法裝置中(見下圖)存在以下諸多缺陷：(1)反應(yīng)速度太快，生成的乙炔氣流不平穩(wěn)。(2)反應(yīng)一旦開始就無法停止，余下的乙炔氣體只能點燃到反應(yīng)停止，結(jié)果是浪費藥品的同時還產(chǎn)生的大量黑煙污染教室。(3)由于反應(yīng)無法停止，迫使老師只能一次做完所有的乙炔性質(zhì)實驗才能再進行乙炔性質(zhì)的講解

圖 乙炔的制取和燃燒

為此，他們想將乙炔的制備改進成用簡易氣體發(fā)生裝置，像實驗室制備氫氣一樣可以操控為隨時關(guān)停和發(fā)生。在探究過程中，同學(xué)們覺得即使用飽和食鹽水代替水不但反應(yīng)速度還是太快，也和碳化鈣與水反應(yīng)一樣產(chǎn)生的糊狀氫氧化鈣易堵塞玻璃導(dǎo)管，他們討論后一致認為關(guān)鍵是水與碳化鈣接觸的機率太大，只有尋找在水中的溶解度大、又不和CaC2反應(yīng)的物質(zhì)的溶液來取代食鹽水才能達成目的。通過查找資料：知道醇羥基不但不與CaC2反應(yīng)且可以消除反應(yīng)中產(chǎn)生的泡沫。

他們查找到20℃時幾種物質(zhì)在水中溶度的數(shù)據(jù)：

(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，你覺得如果從表中無機試劑里篩選____(填寫漢字)的溶液來作與碳化鈣反應(yīng)液，可以最好地減慢反應(yīng)速率：如果從表中的有機試劑中可以選______(填寫漢字)的溶液來作與碳化鈣的反應(yīng)液，可以最好地減慢反應(yīng)速率。

(2)探究小組有下列儀器和配件，如圖：分液漏斗、長頸漏斗、大試管、平底燒瓶、錐形瓶、雙孔膠皮塞、帶有止氣夾的導(dǎo)管。

如果選用有機試劑來實現(xiàn)他們的探究，你覺得應(yīng)該選用作氣體發(fā)生裝置的儀器和配件的是(填寫番號)_______；如果選用無機試劑來實現(xiàn)他們的實驗探究，你覺得應(yīng)該選用來作為氣體發(fā)生裝置的儀器和配件的是(填寫番號)________，不能選用的是________，不能選用的理由是因為_________。

(3)簡述你選用的裝置如何檢查氣密性：____________，你選用的溶液制備乙炔氣體的化學(xué)方程式：__________；

(4)寫出乙炔在點燃時可能發(fā)生的所有反應(yīng)方程式_________

［命題意圖］本題屬于原創(chuàng)，是為2008年四川高考理綜合試卷中化學(xué)部分實驗題的備選題。意在檢測學(xué)生利用信息和數(shù)據(jù)，通過篩選題中給出的信息和數(shù)據(jù)，去偽存真，結(jié)合教材演示實驗觀察到的現(xiàn)象，綜合運用已有的知識和題中信息和數(shù)據(jù)相結(jié)合來解決實驗中的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，試題源于教材高于教材，題目層層推進，有梯度但難度不大，意在引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)向著知識的綜合運用和解決實際問題的方向發(fā)展。符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的精神。

［試題點評］

1.重視環(huán)保和節(jié)約資源的教育。對原演示實驗缺陷的描述，將實驗的污染和試劑的浪費單獨作為一條，突出了化學(xué)要對環(huán)境友好和節(jié)約資源的精神。

2.重視對信息數(shù)據(jù)和篩選和處理能力的培養(yǎng)。題中給出的數(shù)據(jù)必需結(jié)合題干中敘述的信息來篩選，增強了迷惑性，有利于培養(yǎng)學(xué)生去偽存、去粗取精的處理數(shù)據(jù)和信息的能力。

3.重視科學(xué)方法的教育。從有機和無機試劑中選擇能作為和水組成和碳化鈣的反應(yīng)液，實際上是用資料形成假設(shè)的過程，再根據(jù)儀器組合氣體發(fā)生裝置，可以形成讓學(xué)生如同身臨其境的感覺，其實也是一種化學(xué)科學(xué)方法的教育。

4.有較強的開放性。(2)問中的第一、二空的選擇具有較強的開放性。各種儀器組合成氣體發(fā)生裝置的過程有較強的開放性，但又必需結(jié)合題干的敘述才能找到解答的真諦。

5.注意培養(yǎng)觀察和思考能力。(5)問中要求寫出燃燒中所有可能的方程式，不但要求依托仔細觀察到已描述的現(xiàn)象，既然有乙炔完全燃燒生CO2和H2O和不完全燃燒生成單質(zhì)C和H2O的反應(yīng)，自然有處于二者之間的反應(yīng)。同時還考察了思考和分析問題的能力。

［解題思路］

首先列出原實驗的缺陷，接著提出改進的設(shè)想和表中的數(shù)據(jù)，二者結(jié)合分析表中數(shù)據(jù)，同時要剔出一些干擾信息才能準(zhǔn)確解答。下面對對各小題逐一分析：

(1)第一空，根據(jù)無機物的溶解度和溶解時產(chǎn)生的離子數(shù)目要最多，這里隱含了干擾信息：表中給出的無機物的溶解度數(shù)據(jù)中，氫氧化鉀比氫氧化鈉大，但是根據(jù)初中的溶解度知識，(忽略體積變化的因素)可知在100克水中溶解的氫氧化鉀在溶液中產(chǎn)生的陰陽離子最多為:n(K+)+n(OH-)=(2×112/56)mol=4mol，氫氧化鈉在100克水中溶解產(chǎn)生的陰陽離子最多為: n(Na+)+n(OH-)=(2×109/40)mol=5.45mol，所以只能是：氫氧化鈉；第二空，根據(jù)表中溶解度數(shù)據(jù)和同時要有羥基，所以可以是乙醇(或乙酸)。

(2)第一空：因為題干信息告訴了有羥基的有機物可以消除反應(yīng)中的氣泡，所以反應(yīng)中不會產(chǎn)生大量的泡沫的情況，因此開放性較強，可以有如下組合：bdfg(或bcfg)(或bdfg)(或befg)；第二空：因為無機試劑的水溶液和碳化鈣反應(yīng)時要產(chǎn)生大量的泡沫，所以只能是：bdfg(或befg)；只要解答出第二空，后面兩空不難解答。

(3)第一空是檢查氣密性的傳統(tǒng)題目，第二空是教材中的反應(yīng)方程式，只不過在水中加入了不與碳化鈣反應(yīng)的無機或有機試劑，也是容易解答的。

(4)仔細分析點燃時的現(xiàn)象敘述，乙炔完全燃燒和生成碳和水的反應(yīng)應(yīng)該不難解答，對燃燒時生成CO和H2O的反應(yīng)，可能只有少數(shù)有較強分析問題能力的學(xué)生才能回答完全。

答案：

(1)氫氧化鈉；乙醇(或乙酸)。

(2)bdfg (或bcfg)(或bdfg)(或befg)；bdfg(或befg)；a、c；當(dāng)關(guān)閉止氣夾時，分液漏斗不能阻斷液體與固體的接觸，試管容積太小，反應(yīng)產(chǎn)生的泡沫容易從導(dǎo)管噴出。

(3)組裝好氣體發(fā)生裝置后先關(guān)閉止氣夾，向b中加水，只有少量水進入裝置中后液面不下降，說明氣密性良好；CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑

(4)2C2H2+5O2→4CO2+2H2O，2C2H2+O2→4C+2H2O， 2C2H2+3O2→4CO+2H2O

參考文獻：

[1]彭賢春.乙炔制備實驗的探析[J].《化學(xué)教學(xué)》.2006.9-10.

[2]譚宗俊.用簡易啟普發(fā)生器制備乙炔的實驗研究[J].《化學(xué)教學(xué)》.2003.7-8.15.

[3]譚宗俊，唐松林.乙炔制備實驗改進的理論淺析[J].《化學(xué)教學(xué)》.2002.6.

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