实验室制备乙烯改进装置

安徽省濉溪县第二中学(235000) 程 怡

1 教具的教学意义和价值

新一轮课程改革实施后，更加提倡学生的自主学习和探究式实验，因为原有的一些教具已不能满足现代教学的需求，促使教师根据教学实际，改进或研制更加符合要求的教具。同时，新科技、新工艺、新材料的不断涌现，也促使自制教具不断推陈出新，成为新的成品教具的雏形[1]。

传统教具多用于教师的演示实验，演示实验费时长且准备时间长，耽误教师备课和上课时间，这时教师的自制教具就能发挥作用。

成品教具可以起到普遍性的教学作用，但在教学实际中，有时还需自制教具来解决一些有针对性的教学问题。针对实验室制备乙烯这个实验中可能存在的安全隐患，本教具采取了相应的解决措施，帮助教师解决了客观存在的问题。

实验室制备乙烯的步骤是：①在圆底烧瓶中注入约20 mL乙醇与浓硫酸的混合液；②放入几块碎瓷片，以避免混合液在受热时暴沸；③用酒精灯加热混合液，使混合液温度迅速上升到170 ℃；④待导管有均匀的气泡时就有乙烯生成，将温度维持在170 ℃左右，用排水集气法收集生成的乙烯。

实验室中制备乙烯都是在铁架台上进行的，铁架台功能单一，无法在实验结束后快速地将圆底烧瓶进行冷却，教师在实验结束后，需要等待较长的时间，才能等到圆底烧瓶表面温度下降，而且在实验过程中，圆底烧瓶是暴露在外界的，容易烫伤教师或学生，而且酒精灯也容易受到碰撞而移动，存在安全隐患。

本着科学性、教育性、创新性、启发性、安全性和绿色化原则，针对现有实验的不足，本教具采用利用新工艺与传统教学仪器装置整合进行创新，提供一种实验室乙烯制备装置，具备快速冷却、安全性高等优点，解决了传统实验过程中存在的安全隐患。

2 仪器特点及用途

①定位框为顶部开口结构，定位框的内壁固定包有橡胶，该结构设置增加了酒精灯与定位框之间的摩擦力，能够避免酒精灯从支撑板上滑落；②套环的外壁固定包有橡胶，该结构设置可以避免教师或学生在实验结束后取下圆底烧瓶时烫伤；③通风圆环的外壁固定包有隔热垫圈，隔热垫圈的高度与通风圆环的高度相同，起到了隔热作用，能够避免教师或学生被圆底烧瓶烫伤；④排风管呈环形等距离分布，排风管的正面均朝向通风圆环底部的中央处，该结构设置使得通过排风管的风能够均匀地吹向圆底烧瓶的表面，继而快速冷却圆底烧瓶。本教具可进行教师演示实验“实验室制备乙烯”或者快速安全制取乙烯。

3 制作材料

铁架台、橡胶、2个双缺口螺丝、铁环、铁片、陶土网、硅胶管、波纹管。

4 制作方法

制备乙烯装置由制备装置和主体装置组成。制备装置仍然采用传统装置，向圆底烧瓶中一次性投入足量的酒精，迅速加热至170 ℃，用导管导出生成的乙烯，用排水法收集产生的乙烯。主体装置是由支撑板、定位框、橡胶垫、支撑杆、2个滑块、连接杆、套环、隔热垫圈、通风圆环、通风槽、排风管组成，具体制作方法如下。

(1)截取4块橡胶(40 mm×40 mm)，分别粘在铁架台钢板底部四角作为防滑垫。

(2)截取铁片400 mm×40 mm，在上面粘上橡胶(320 mm×40 mm)，做成一个酒精灯底座大小的环状结构，作为定位框(见图1)。橡胶作为常见的防滑材料，能增加酒精灯与定位框之间的摩擦力，能够避免酒精灯从支撑板上滑落。

图1 酒精灯定位框

(3)在铁环(见图2)上放1块陶土网(见图3)，固定在第二滑块处，也就是靠近钢板底部位置。陶土网区别于普通的石棉网，在此处使用的陶土网环保且无污染，对人体无伤害。

图2 铁环

图3 陶土网

图4 烧瓶定位框

(4)将1块铁片(500 mm×70 mm)上间隔40 mm打出一排孔(孔直径为15 mm)，作为通风圆环，里面用硅胶管作为排风管，并在铁皮外面粘上橡胶(400 mm×70 mm)(见图4)。橡胶作为隔热垫圈可避免教师或学生被烫伤。排风管呈环形等距离分布，排风管的正面均朝向通风圆环底部的中央处。硅胶耐高温度在200～300 ℃之间，考虑到本实验最高温度在170 ℃，因而采用硅胶这种材质。

(5)通风圆环背面处其中一个小孔(孔直径250 mm)，插入波纹管，并将通风圆环固定在套环上。通过在通风圆环内壁设置的排风管以及内部设置的通风圆环正面设置的波纹管，使得风机吹出的冷风能够通过排风管吹向圆底烧瓶的表面，使实验结束后的圆底烧瓶能够快速的冷却，方便教师对实验装置进行回收和清理。

图5 实物图

(6)将烧瓶夹作为套环固定在第一滑块处，也就是靠近钢板顶部位置，并且在烧瓶夹上包上橡胶。用烧瓶夹的原因是能够有效夹持圆底烧瓶，承载着圆底烧瓶上部的重量。橡胶作为常见的绝热材料，可避免教师或学生在实验结束后取下圆底烧瓶时烫伤。

制作完成的教具装置实物图如图5所示[2]。