石蜡油分解实验改进

周梦茜　景一丹　肖小明

摘要：石蜡油分解是化学必修二教材中非常重要的一个实验，但实验成功率不高。在进行原理分析与實验探索的基础上，使用三颈烧瓶替换试管，将催化剂碎瓷片改用二氧化锰粉末，用双向玻璃管代替传统玻璃导管防倒吸，再用针筒注射器逐滴加入石蜡油，有效提高了实验成功率，而且操作简便快捷，安全系数也更高。

关键词：石蜡油分解;实验改进;催化剂

文章编号：1008-0546（2019）01-0085-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.026

化学是一门以实验为基础的学科，在化学教材的设计中涉及了许多实验探究，但部分实验存在现象不明显、易操作难成功的问题，通过对石蜡油分解实验方案的改进探究，提高课堂实验成功率。石蜡油分解是将浸透了石蜡油的石棉放置在硬质试管的底部，试管中加入做催化剂的碎瓷片，给碎瓷片加强热，石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片表面发生反应，产生一定量的气体，再将气体通入酸性高锰酸钾溶液及溴的四氯化碳溶液中，溶液褪色，从而证明生成物与烷烃具有不同的性质 [1]。

一、课本实验的不足

依据教材的实验方案进行实验，成功率较低，主要的原因有：加热的温度不足以使石蜡油分解;石蜡油蒸汽与碎瓷片接触缓慢且不充分;石蜡油量过少;催化剂效率不高;酸性高锰酸钾或溴的四氯化碳溶液浓度过高等，以上因素都有可能导致实验失败，且实验中实际操作过程中还存在一定的危险性，石蜡油加热过程中产生蒸汽的气压不稳定，极易发生倒吸，导致试管炸裂，同时实验时间过长，一般会超过十分钟，在课堂完整呈现难度较大。

针对以上问题，对石蜡油分解的实验易失败的根源进行分析，寻求最适合石蜡油分解的实验装置、温度及催化剂。

二、实验改进探索

石蜡油的沸点在300℃左右，一般情况下，在500℃左右发生裂化，将重油转化为轻质油;在600℃左右发生裂解，轻质油继续裂解生成小分子烯烃。所以石蜡油的沸腾温度低于分解温度，根据教材实验可知，当石蜡油沸腾产生蒸汽时，气体流动性较大，有一部分未在碎瓷片上发生反应就通过导管流出发生装置，且会带走碎瓷片所积蓄的热量，导致实验效果不佳。

基于以上因素，可采取三条改进思路提高实验成功率和安全系数：（1）升高实验时温度，确保达到石蜡油分解温度;（2）寻找合适的催化剂，能更大程度降低石蜡油的分解温度;（3）选用合适的实验装置，使石蜡油蒸汽能与催化剂更大面积的接触，且避免发生倒吸。根据以上思路进行了以下实验探索。

1.实验装置的改进

教材中将试管横置，石蜡油易流出，且温度易流失，本实验方案采用25mL的三颈烧瓶代替横置试管，圆形容器相比于直型试管聚热效果更佳，采用医用注射器加石蜡油，以控制添加速度，避免出现石蜡油量少的问题，同时增大石蜡油蒸汽与催化剂的接触面积。采用双向玻璃管代替普通导管，避免气压不稳定时发生倒吸现象 [2]。

2.升高实验温度

由于石蜡油的裂解温度在600℃左右，普通酒精灯的火焰温度较低，难以达到其裂解温度，不加以改进的酒精灯不适合充当石蜡油分解的热源;酒精喷灯的温度可达到800-1000℃，但噪音较大不适宜课堂实验。因此调整灯芯高度，加粗灯芯，在酒精灯上加上防风罩，让热源更集中。实验装置如图2所示。

3.催化剂的选择

（1）氧化铝

将表面未打磨的氧化铝剪成小片，放置在烧瓶底部，先预热烧瓶，直至烧瓶内部无水气产生，再滴入石蜡油，石蜡油接触氧化铝立即分解产生蒸汽，将产生的气体通入到酸性高锰酸钾溶液及溴的四氯化碳溶液中，约1分钟左右，溶液褪色。相比于教材实验，实验时间有所缩短，但氧化铝的氧化程度易受影响，影响实验效果。

（2）二氧化锰粉末

取3g二氧化锰粉末置于烧瓶底部，与氧化铝做催化剂采取相同的实验操作，当气体通入到酸性高锰酸钾溶液中，溶液迅速褪色，历时大约5秒。

（3）沸石

沸石有防暴沸的效果，其表面疏松多孔，也可收集蒸汽，积蓄热量，采取同样的实验装置与实验操作，使酸性高锰酸钾溶液褪色时间约为3分钟。

三、实验改进方案与效果

1.实验改进方案

通过上述实验对比，采用二氧化锰做催化剂效果最佳，实验时间最短。实验前，将3g二氧化锰粉末加到烧瓶中，按图2连好实验装置，使用防风酒精灯预热三分钟左右，用医用注射器滴入几滴石蜡油，实验过程中，石蜡油一次滴加的量不能过多，否则极易导致实验失败。产生的气体通入到0.003%酸性高锰酸钾溶液（将2滴0.01mol/L高锰酸钾、稀硫酸滴入2mL水中）中，5秒钟后溶液即褪色，可以证明石蜡油分解产生了不同于烷烃的物质。

2.新实验方案的优点

实验通过该装置进行改进后，实验现象非常明显，且耗时很短。采用针筒注射器可细微地控制所添加的量，在实验过程中可以采取逐滴加入的方法，可以有效保证实验成功率。相比于试管而言，使用三颈烧瓶聚热效果更佳，不容易炸裂。采用双向玻璃管代替普通导管，解决了倒吸问题，安全系数更高。

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] 滕尚杰.双具支恒压烧瓶和防倒吸实验装置[J].中国科技教育，2007（1）：36-37

[3] 李润.铜与浓、稀硝酸反应的改进实验[J].化学教育（中英文），2018，39（7）：63-65