甲烷制取和燃烧的实验改进，本文主要内容关键词为：甲烷论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 问题的提出
甲烷的制取和燃烧实验是现行高中及中师化学教材中两个重要的演示实验，在中师化学教材中还安排了学生的分组实验。但由于这两个实验的难度较大，效果欠佳，一直是化学实验教学的难点。笔者也曾多次地按照教材上的操作方法进行演示实验和组织学生分组实验，但始终未获理想的实验效果。归纳起来，这两个实验主要存在以下问题：
1.反应速度慢，甲烷气体产率低，不能满足实验的需要。
2.作为反应容器的大试管，因和碱石灰直接接触，加热时至少有50％要破裂，使实验无法进行。
3.在甲烷燃烧的火焰上方所罩的烧杯，无法收集到二氧化碳气体，因为二氧化碳的密度比空气大。因而也不能使注入的石灰水变浑浊。
2 实验的改进
针对这两个实验所存在的问题，我们对其进行了如下的改进，收到了理想的效果。
2.1 药品的配制
先称取1份重的生石灰和2份重的氢氧化钠固体，放在研钵中研磨成粉，再称取4份重的无水醋酸钠晶体共研，充分混合， 制得反应混和物。并及时装入干燥密闭的瓶中备用。（此混合物可以保存二年以上。）
2.2 气体发生器的制作
取一支25×200的大试管，配上单孔橡皮塞，并连接导管， 再剪一条长16cm、宽4.5cm的铝箔，放在平整的桌面上整平后， 用上述大试管把铝箔卷成一个半圆形的铝槽，并细心地将铝槽放入试管内，使其外壁紧贴着试管的内壁。
2.3 甲烷的制法
仿照制取氧气的装置，先从大试管内把铝槽抽出一半于管口外，然后取配制好的反应混和物3～4药匙，放在铝槽内，再轻轻地把铝槽推进管内，塞好单孔塞，安装在铁架台上。装置妥当之后，点燃酒精灯，加热盛有混合物的试管，不到一分钟，就有大量的甲烷气体产生。其反应的化学方程式如下：
2.4 甲烷的燃烧
检验甲烷纯度后，换上图1中所示的导管，点燃甲烷并插入500mL干燥的集气瓶中，片刻可见集气瓶内壁有雾状水蒸气凝结。然后取出导管，向集气瓶中加入30～40mL澄清的石灰水，盖上毛玻片，用力振荡可见澄清的石灰水变浑浊，现象十分明显。其反应的化学方程式是：
3 实验改进后的优点
1.反应的速度快，甲烷气体产率高，能满足实验的需要。
2.操作简单易行，实验现象明显，成功率达100％。
3.使用铝槽衬在管内，不仅避免了试管的破裂。对于多轨班级的学生分组实验来说，还有一个优点是：前一班级做完实验后，试管不需洗刷和更换，只要将铝槽抽出，弃去反应后的物质。把铝箔放在平整的桌面上用抹布抹平，并重新制作铝槽，即可继续实验，从而提高了教学效率。
4 存在的问题与讨论
气体发生器中使用了铝箔，反应物与铝箔直接接触，在加热反应时，反应物中的氢氧化钠是否会与铝同时发生反应产生氢气从而使反应的速度加快、并使气体产率大大提高？针对这个问题，我们做了如下的两个实验：
1.配制氢氧化钠和氢氧化钙的混合物（不加醋酸钠），取此混合物4药匙，装入发生器。用排水法收集气体。 加热前先将导管口伸入集气瓶内。加热后，见有少量气泡断断续续的产生，并点不着。到完全没有气泡产生时，再停止加热，在水面下堵住瓶口，取出集气瓶，用量筒向瓶内加满水，结果测得气体的体积为60mL。
2.再取原反应混合物（含有醋酸钠）4药匙，装入发生器， 用同样方法进行实验。加热后，见有大量气泡陆续产生。结果测得气体的体积为1000mL。
通过上述两个实验结果的对比可知，在改进实验中，铝箔与反应物中氢氧化钠的反应是存在的。但是反应所产生的氢气只是少量的，不会对反应速率和气体产率产生较大的影响。
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