利用蜂窝煤渣对石蜡分解实验的改进

李嘉琦 阳志高

（宁乡县第一高级中学 湖南 长沙 410660）

石蜡油分解实验是学生学习开始学习有机化学的一个重要科学探究实验，其不但让学生了解了乙烯的来源，重要的是为学生学习乙烯的性质建立了感性认识，明白乙烯能使酸性高锰酸钾和溴水褪色。教材提供的实验方法时间较长 （大约需要18－27 分钟）且成功的几率较低，这迫使多数的老师采取多媒体视频或模拟动画的方式代替该演示实验，电子教学手段尽管也能模拟正确的实验结果，但是学生缺乏亲身经历的认同感，在一定程度上影响了影响了学生对知识的可信度和学生科学探究的积极性，达不到该演示实验所起到的教学意义。近年来关于石蜡分解实验的改进屡有报道， 优化主要集中在对装置的改进和对催化剂（比如用二氧化锰、三氧化二铝等）的改进两个方面［1－3］；将煤渣这种生活废弃物用于中学化学演示实验石蜡的分解上未见相关报道。

煤渣的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等；由于其具有硅铝结构特征以及很好的结构稳定性、很高的比表面积和丰富的微孔结构，这使它作为催化剂或催化剂载体都具有广泛的应用潜力［4－5］；不同来源的煤渣， 其物理化学性质波动比较大， 这是作为家庭燃料蜂窝煤在定型时候添加的黄泥所决定的；我们采用中学实验室更常见的石蜡代替石蜡油，用煤渣为催化剂催化石蜡的分解，取得较理想的实验结果；更重要的是在演示实验过程中带给学生的震撼能引起学生浓厚的学习兴趣。

一、实验过程

将煤渣粉碎，置于坩埚中灼烧一段时间；对教材中石蜡油分解实验进行改进，酒精灯上加用易拉罐做成的酒精灯防风罩；将左边试管中的物质改成石蜡和煤渣。按图1 连接好实验装置，检查装置的气密性，先预热后对准煤渣加热，将导管依次通入装好酸性高锰酸钾和溴水的试管，观察现象。

图1 石蜡的催化分解实验

二、实验结果分析

从下页表1 可以看出， 没有催化剂存在的情况下，石蜡不分解；在催化剂量较少的情况下，石蜡液化后气化，大部分的石蜡蒸气充满试管并在试管口附近凝结，裂化不够连续（按教材提供的实验方法也有类似的现象），故高锰酸钾和溴水褪色时间较长，且高锰酸钾溶液上层有少量油状液体，该油状液体不能使酸性高锰酸钾褪色；当煤渣用量达到3．0g，继续增加用量褪色时间没有明显缩短；使用相同量煤渣时，经过酸蚀处理和高温热处理得到的煤渣催化效果明显变好，这可能是酸蚀有助于形成更多的孔道，增加接触面积； 同时高温灼烧能去掉煤渣中的积炭和水分，也能形成更多的孔道， 从而达到提高催化效果的目的；实验还同时考察了煤渣催化剂的稳定性，实验③中加热直到无气体生成， 将煤渣倒入坩埚， 充分灼烧，备用，红外光谱和热重分析可以看出，催化剂的骨架并没有发生明显的变化，这说明煤渣具有较好的稳定性和重复性；在同等条件下，对催化剂做重复性考察实验；从实验⑥－⑨可以看出，煤渣使用四次催化性能没有明显衰退；第5 次褪色时间明显增长，原因可能是在重复使用过程中催化剂存在损耗，或者石蜡中某些杂质对煤渣催化剂有毒化作用；实验结果证明煤渣对石蜡的分解具有良好的催化效果和稳定的催化性能。

表1 石蜡的分解实验

三、结论

化学来源于生活又服务于生活，利用生活垃圾蜂窝煤渣催化石蜡的分解取得不错的催化效果；相对于一些同行更加满意的实验结果［1－3］，煤渣也有其特有的优点：首先煤渣粉末体积较大，对液体和气体具有较大的吸附性， 实验过程中不存在试管炸裂的危险；其次， 将蜂窝煤渣这种生活垃圾用于中学化学演示实验，符合新课程教学和绿色化学的理念；更为重要的是，该实验能帮助学生理解科学，技术，社会三者之间的关系，同时培养他们应具有的社会责任感。

［1］王翼．石蜡油分解实验的改进［J］．中小学实验与装备，2014，（5）：39

［2］钟云．石蜡油分解实验的改进［J］．中小学实验与装备，2012，（4）：28

［3］刘 文 芳．石蜡油分解实验的改进［J］．化学教学，2011，（11）：41

［4］杨震，金立忠．粉煤灰在沸水处理中的应用［J］．科技创新导报，2012，（32）：114

［5］郭亚文，孙秀君等．粉煤灰活化及在含油废水处理中的应用研究［J］．科技创新导报，2013，（26）：43－45