利用蜂窩煤渣對石蠟分解實驗的改進

李嘉琦 陽志高

（寧鄉縣第一高級中學 湖南 長沙 410660）

石蠟油分解實驗是學生學習開始學習有機化學的一個重要科學探究實驗，其不但讓學生了解了乙烯的來源，重要的是為學生學習乙烯的性質建立了感性認識，明白乙烯能使酸性高錳酸鉀和溴水褪色。教材提供的實驗方法時間較長 （大約需要18－27 分鐘）且成功的幾率較低，這迫使多數的老師采取多媒體視頻或模擬動畫的方式代替該演示實驗，電子教學手段盡管也能模擬正確的實驗結果，但是學生缺乏親身經歷的認同感，在一定程度上影響了影響了學生對知識的可信度和學生科學探究的積極性，達不到該演示實驗所起到的教學意義。近年來關于石蠟分解實驗的改進屢有報道， 優化主要集中在對裝置的改進和對催化劑（比如用二氧化錳、三氧化二鋁等）的改進兩個方面［1－3］；將煤渣這種生活廢棄物用于中學化學演示實驗石蠟的分解上未見相關報道。

煤渣的主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等；由于其具有硅鋁結構特征以及很好的結構穩定性、很高的比表面積和豐富的微孔結構，這使它作為催化劑或催化劑載體都具有廣泛的應用潛力［4－5］；不同來源的煤渣， 其物理化學性質波動比較大， 這是作為家庭燃料蜂窩煤在定型時候添加的黃泥所決定的；我們采用中學實驗室更常見的石蠟代替石蠟油，用煤渣為催化劑催化石蠟的分解，取得較理想的實驗結果；更重要的是在演示實驗過程中帶給學生的震撼能引起學生濃厚的學習興趣。

一、實驗過程

將煤渣粉碎，置于坩堝中灼燒一段時間；對教材中石蠟油分解實驗進行改進，酒精燈上加用易拉罐做成的酒精燈防風罩；將左邊試管中的物質改成石蠟和煤渣。按圖1 連接好實驗裝置，檢查裝置的氣密性，先預熱后對準煤渣加熱，將導管依次通入裝好酸性高錳酸鉀和溴水的試管，觀察現象。

圖1 石蠟的催化分解實驗

二、實驗結果分析

從下頁表1 可以看出， 沒有催化劑存在的情況下，石蠟不分解；在催化劑量較少的情況下，石蠟液化后氣化，大部分的石蠟蒸氣充滿試管并在試管口附近凝結，裂化不夠連續（按教材提供的實驗方法也有類似的現象），故高錳酸鉀和溴水褪色時間較長，且高錳酸鉀溶液上層有少量油狀液體，該油狀液體不能使酸性高錳酸鉀褪色；當煤渣用量達到3．0g，繼續增加用量褪色時間沒有明顯縮短；使用相同量煤渣時，經過酸蝕處理和高溫熱處理得到的煤渣催化效果明顯變好，這可能是酸蝕有助于形成更多的孔道，增加接觸面積； 同時高溫灼燒能去掉煤渣中的積炭和水分，也能形成更多的孔道， 從而達到提高催化效果的目的；實驗還同時考察了煤渣催化劑的穩定性，實驗③中加熱直到無氣體生成， 將煤渣倒入坩堝， 充分灼燒，備用，紅外光譜和熱重分析可以看出，催化劑的骨架并沒有發生明顯的變化，這說明煤渣具有較好的穩定性和重復性；在同等條件下，對催化劑做重復性考察實驗；從實驗⑥－⑨可以看出，煤渣使用四次催化性能沒有明顯衰退；第5 次褪色時間明顯增長，原因可能是在重復使用過程中催化劑存在損耗，或者石蠟中某些雜質對煤渣催化劑有毒化作用；實驗結果證明煤渣對石蠟的分解具有良好的催化效果和穩定的催化性能。

表1 石蠟的分解實驗

三、結論

化學來源于生活又服務于生活，利用生活垃圾蜂窩煤渣催化石蠟的分解取得不錯的催化效果；相對于一些同行更加滿意的實驗結果［1－3］，煤渣也有其特有的優點：首先煤渣粉末體積較大，對液體和氣體具有較大的吸附性， 實驗過程中不存在試管炸裂的危險；其次， 將蜂窩煤渣這種生活垃圾用于中學化學演示實驗，符合新課程教學和綠色化學的理念；更為重要的是，該實驗能幫助學生理解科學，技術，社會三者之間的關系，同時培養他們應具有的社會責任感。

［1］王翼．石蠟油分解實驗的改進［J］．中小學實驗與裝備，2014，（5）：39

［2］鐘云．石蠟油分解實驗的改進［J］．中小學實驗與裝備，2012，（4）：28

［3］劉 文 芳．石蠟油分解實驗的改進［J］．化學教學，2011，（11）：41

［4］楊震，金立忠．粉煤灰在沸水處理中的應用［J］．科技創新導報，2012，（32）：114

［5］郭亞文，孫秀君等．粉煤灰活化及在含油廢水處理中的應用研究［J］．科技創新導報，2013，（26）：43－45