甲烷与氯气反应装置改进

何祖英　申文丽

在高一必修2第三章第一节中出现了关于甲烷取代反应的典型实验——与氯气反应，该实验对验证甲烷取代反应有重要意义，但该实验在具体实施过程中往往令人生畏，望而却步。教师在具体教学过程中也只是进行讲解或观看视频，究其原因，主要有以下两点：（1）在氯气制备过程中会产生有毒气体——氯气。（2）该实验反应条件为光照，课本中明确说不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸，这都会引起学生恐惧心理，从而拒绝做实验。

针对本实验出现的问题，经过多次验证尝试，从实验的微型化出發，设计了如下改进实验。

一、实验仪器及试剂

仪器：美瞳瓶一只、5 mL注射器一只、节能灯、水槽一个。

试剂：氯气、甲烷、浓氨水、饱和食盐水、硬纸盒。

二、实验操作

1.检查仪器的气密性。

2.用美瞳瓶收集一瓶氯气，迅速塞上橡皮塞；用注射器收集甲烷气体，用针头插入瓶中，在纸盒中进行操作。

3.在预先留好的纸盒口中打开盖子，将白炽灯通电源，直射美瞳瓶，与此同时，缓缓推动针筒活塞。

4.注意观察实验现象，一开始瓶内出现白雾，30 s后黄绿色完全褪去，并观察到瓶内壁有油状液滴生成。

5.打开瓶塞，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近瓶口，观察，有白烟产生。另取一瓶式样，将针头倒扣于水槽中，观察到针尖处有气泡溢出，一段时间后，观察美瞳瓶内有水进入，水面有一层油状液体，进一步说明有有机物生成。

三、实验改进意义

1.实验可操作性强。在本实验中，仪器主要来源于生活中的废弃物，如针筒、废弃美瞳瓶等，而且将实验微型化，对于药品节约和控制污染都是大有好处的。在反复实验操作过程中，现象明显，操作简单。

2.实验安全性得以保证。在未加以改进之前，在试管中进行实验，氯气和甲烷用量较多，若光源控制不当，会有爆炸隐患，本实验改进后一大特点是将实验微型化，可以大大降低实验的风险程度，在向瓶内缓缓注入甲烷时，由于压强影响，会控制反应用量，导致针筒推不动，这样即使在强光下也不会发生爆炸。

3.实验现象明显。在改进实验装置中，整个实验耗时短，这也主要有赖于改进实验装置中选择了压强控制环节，在将甲烷缓缓压入瓶中过程中，增大了体系压强，加快了反应速率，这样就促进后面反应不断向正反应方向移动，大大缩短了反应时间，并且能更大限度地生成油状有机物，使得后边验证实验现象明显。

四、实验注意事项

1.实验仪器的选择要严格遴选，美瞳瓶要验证气密性，防止氯气泄露，也可以用医用青霉素瓶等替代。针筒在实验前同样要检验气密性，对活塞部分要不断抽拉，试验是否平滑，是否有堵塞现象。

2.在收集气体时采用排饱和食盐水，而不采用排空气法，查阅相关资料，究其原因是该反应历程是自由基链反应，氧气会消耗自由基，中断反应链。

编辑 谢尾合