石蜡油分解演示实验改进

张思澳 王继璋

摘要：石蜡油分解产生烯烃在高中化学教学中是一个探究性实验，但按教材所述方法进行实验，存在明显的不足：分解产生气体的速度慢；高锰酸钾或溴的四氯化碳溶液褪色慢。经实验探究发现，用无水氧化铝或铝片作催化剂，采用注射器逐滴滴加石蜡油于分解装置中进行该实验，可获得较好的石蜡油分解效果，且分解速度快；若将铝丝拧成绳状，加热后直接插入石蜡油中，再向石蜡油中滴加酸性高锰酸钾溶液后振荡数次，发现高锰酸钾溶液能很快褪色。实验改进后操作方便，耗时短，很适合课堂演示。

关键词：石蜡油；热裂化；催化裂化；实验改进

文章编号：1005–6629（2016）6–0063–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

石蜡油分解实验看似简单，但在课堂上演示要实验现象明显且达到理想的课堂演示效果并不容易。

人教版普通高中课程标准实验教科书化学2第67页[1]按图1所示装置进行石蜡油的分解，在对碎瓷片加强热时，石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表面发生反应，分解产生的气体导入盛有酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液的试管中。该装置虽能产生一定量的气体，但分解产生烯烃的速率慢，产生烯烃的总量小，导致褪色慢，课堂耗时较长，演示效果不太理想。刘文芳等人采用固体石蜡代替石蜡油，自制长弯头试管代替如图1所示装置进行了改进，克服了石棉所汲取的石蜡油量小的问题，但方法比较麻烦[2]。

本文主要对石蜡油分解所用催化剂及实验装置进行了改进探究。

1 实验探究与改进

1.1 实验器材和药品

氧化铝粉末、铝片、石蜡油、高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液、试管等

1.2 催化剂的探究

按图2所示安装好装置（部分夹持装置未画出）[3]，用注射器吸取约1mL左右的石蜡油，具支试管a中加入催化剂，试管b中加入酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液。先加热a处的固体约2分钟，再慢慢滴加2～3滴石蜡油，待气体产生速度较小时，再向下轻推注射器活塞慢慢滴加几滴石蜡油，石蜡油不能加入过多（尤其不能让液体浸没固体，否则分解速度明显降低），保持石蜡油在灼热的固体表面分解。

氧化铝的处理：使用前先将氧化铝粉末装入具支试管中，试管口略向下倾斜，用酒精灯加热试管，加热至无水汽产生为止。

铝片的处理：用剪刀将铝片剪成碎片，加入具支试管中加热约2分钟。实验现象见表1所示。

对比试验：直接向盛有1～2mL石蜡油的试管中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液（或溴的四氯化碳溶液），振荡后观察到溶液分两层，下层的紫红色未褪色（若滴加了溴的四氯化碳溶液则溶液的棕色未褪色），实验结果见表2。

1.3 实验再改进

从以上实验中得出：无水氧化铝是较理想的催化剂；石蜡油的分解应保持在炽热的催化剂表面进行，石蜡油不能加至浸没催化剂。

所以笔者研究了以下更为方便的实验演示方案：按图3所示装置，先将一段铝丝的一端绕成螺旋状或用铝片剪成铝丝后拧成绳，一端用镊子夹住在酒精灯火焰上灼烧到红热后迅速插入盛有1～2mL石蜡油的试管中，取出铝丝绳后向试管内溶液中滴加几滴浓度为0.05%（约0.003 mol/L）的酸性高锰酸钾稀溶液或溴的四氯化碳溶液，观察到溶液分为两层，紫红色高锰酸钾溶液在下层，石蜡油在上层，充分振荡试管内溶液，静置分层后，下层的紫红色褪色。若用极稀的酸性高锰酸钾（如浓度约0.01%），褪色效果更好。若向裂解后的石蜡油中滴加溴的四氯化碳溶液，振荡、静置后溶液褪色。另取未经过裂解的石蜡油于试管中，向其中滴加几滴0.05%的酸性高锰酸钾溶液，充分振荡，静置分层后，下层的高锰酸钾溶液未褪色。

分别以绕成螺旋状的铝丝、铜丝、玻璃棒三种材料做受热体，在酒精灯火焰上灼烧至红热（均加热约1分钟）后，插入盛有约2mL石蜡油的试管中，取出受热体后分别滴加0.05%酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液，充分振荡后，静置。现象见表3。

2 结果与讨论

实验1～5表明，使用不同催化剂对石蜡油的分解影响很大。无水氧化铝或铝片都有较好的催化作用，铝片的催化还是表面的氧化铝起作用。碎瓷片作催化剂在酒精灯加热温度下分解慢，在酒精喷灯加热下可以提高分解速率，实验5中碎瓷片与无水氧化铝混合与实验2、3相比产生气体快慢没有明显变化。热处理过的铁粉（表面为氧化铁）无明显催化作用。

图2所示实验中石蜡油要间歇滴加，不能一次加入过多，实验发现若石蜡油浸没固体催化剂后，加热不易分解产生烯烃，b中溶液不褪色。

所以，用无水氧化铝或碎铝片作催化剂，在如图2所示装置中进行石蜡油的分解，可以达到理想的课堂演示效果。

实验6～8表明，铝丝、铜丝、玻璃棒等受热体均能使石蜡油裂解，都是在高温下发生的热裂解。翟志勇[4]等人向加热下的炙热小试管中加入少量固体石蜡，再向熔化后的石蜡油中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，发现溶液褪色。这一实验与本文实验8原理一样，但实验6与实验7、实验8相比，实验6褪色更快。说明实验6裂解生成烯烃的量更多，可能与铝丝表面氧化铝具有催化作用有关。

以上三种实验方案均能使石蜡油裂解，但从课堂演示效果看，图3所示的实验方案最合适。图2的方案中石蜡油不能浸没催化剂，借助催化剂的高温在表面分解，才能得到裂解气态烯烃。但图3的裂解是在铝丝与石蜡油接触的界面上进行的，在铝丝插入石蜡油的过程中，界面处铝丝温度较高，使石蜡油分解，产生的气态烯烃一部分会从试管中逸出，液态烯烃和溶解在石蜡油中的部分气态烯烃使高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液褪色。

3 改进后实验的优点

经过改进后的图3所示的实验方案进行石蜡油分解具有以下优点：

（1）操作简单、安全。经过改进后的实验操作简便，没有用到复杂的装置，实验过程方便快捷，总耗时2～3分钟。

（2）实验现象明显，成功率高。改进后的实验方案是将酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液加入分解后的石蜡油中，相比将裂解气体通入酸性高锰酸钾溶液或溴的四氯化碳溶液现象更明显、褪色快。该方案成功率极高（几乎达到100%）。

（3）实用性强。由于具备以上特点，改进后的实验方案不仅适合课堂演示，还适合学生分组实验。

参考文献：

[1]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学2（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：67.

[2]刘文芳，刘菲等.石蜡油分解实验的改进[J].化学教学，2011，（11）：41～54.

[3]林宏.石蜡油分解实验的改进[C].厦门：第十届全国化学实验教学创新研讨会，2010.

[4]翟志勇，金前英.对“石蜡的催化裂化”实验微型化改进新探索[J].化学教学，2008，（8）：8～9.