《石蜡油分解实验》改进设计
石蜡油分解演示实验改进
石蜡油分解演示实验改进作者：张思澳王继璋来源：《化学教学》2016年第06期摘要：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。
石蜡油分解实验改进——以人教版、鲁科版和苏教版为例
化学教与学2019年第1期石蜡油分解实验改进*———以人教版、鲁科版和苏教版为例周梦茜景一丹**肖小明（湖南师范大学化学化工学院湖南长沙410081）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。
在进行原理分析与实验探索的基础上，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:G 633.8文献标识码:Bdoi :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。
案例5 石蜡油分解实验的改进
实验仪器ห้องสมุดไป่ตู้
及药品
蓄热瓷碎片,酒精灯,防风罩,铁架台,具支试管,医用注射器,试管,尖嘴导管,酸性KMmO4溶液,溴的CCl4溶液,石蜡油
实验
装置
实验
步骤
及现象
2.将试管垂直放置,有利于石蜡油蒸汽的冷凝回流,减少逸出。
3.使用医用注射器代替胶头滴管,防止滴加液体时发生回吸。
4.增加对比实验,说明是生成物使酸性KMnO4溶液与溴的CCl4溶液褪色,更有说服力。
5.操作简便,现象明显,成功率高,重现性好,可以将演示实验改为学生实验,增强学生的感性认识,提升学生的学习兴趣.
1.实验前，将蓄热瓷尽量敲成小碎片，以增大接触面积，将碎瓷片高温灼烧约5min，急速冷却后洗净晾干。按图2连接好装置，将碎瓷片装入具支试管内，碎瓷片的量要充足，以保证热量的积蓄以及与石蜡油蒸汽充分接触。
2.使用防风酒精灯预热碎瓷片约3min左右，用医用注射器滴入数滴石蜡油，可以观察到试管内迅速发生反应。实验过程中可以适当补充石蜡油，需要注意，一次滴入的石蜡油不能过多以防止温度迅速下降导致实验失败。将产生的气体通入酸性KMmO4溶液与溴的CCl4溶液，30s左右溶液颜色去。
4.接入尖嘴导管，点燃气体，气体可持稳定地燃烧，产生明亮的火焰并伴有黑烟。
5.最后增加比实验，另取少量石蜡油滴人酸性KMmO4溶液与溴的CCl4溶液中，两溶液不褪色，说明石蜡蜡油在催化剂作用下反应产生了不同于烷烃的物质，其中含有烯烃。
创新
设计
后的
优点
1.使用蓄热瓷作为催化剂及蓄热材料,材料易得(淘宝有售,10元2斤),环保无污染,可循环使用。
科学探究石蜡油的分解
2CO2+2H2O
产生黑烟是因为含碳量高，燃烧不充分； 火焰明亮是碳微粒受灼热而发光。
乙烯
3. 化学性质 （1）氧化反应 b.使紫色的KMnO4（H+）溶液褪色
5CH2=CH2 +12KMnO4+ 18H2SO4 →
12MnSO4 + 28H2O + 10CO2↑ + 6K2SO4
思考：可否用KMnO4（H+）溶液除掉C2H6中的C2H4?
例4：在实验室里制备的乙烯中常含有SO2，试设
计一个实验，检验 SO2 的存在并验证乙烯的
还原性。
分析：使品红褪色是SO2的特征反应，可用来检验SO2的存在；
SO2和乙烯都能使KMnO4溶液褪色，因此检验乙烯时必须确保 SO2已被除去。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
例5：将0.1mol两种气态烃组成混合气体完全燃烧得到 3.36L(标准状况)CO2和3.6gH20,下列说法正确的 是( BD ) A.一定有乙烯 B.一定有甲烷 C.一定没有甲烷 D.一定没有乙烷
只可用于鉴别乙烯与甲烷ຫໍສະໝຸດ 饱和气态 烷烃乙烯3. 化学性质 （2）加成反应 a.将乙烯气体通入溴的CCl4溶液中。（或溴水） 现象： 红棕色褪去
H H ︱ ︱ H C＝C-H + Br–Br
H H ︱︱ H C C H ︱ ︱ Br Br 1, 2 — 二溴乙烷 无色液体
乙烯
（2）加成反应 定义：有机物分子中双键（或三键）两端的碳 原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化 合物的反应，叫做加成反应
乙烯
2. 物理性质 乙烯是 无 色 无 气味的气体； 在水中 难 （“易”或“难”）溶于水； 密度较空气 略小 。 3. 化学性质 乙烯分子中碳碳双键(C=C) 里的一个键容易 断裂。所以，乙烯的化学性质比较活泼。
利用蜂窝煤渣对石蜡分解实验的改进
利用蜂窝煤渣对石蜡分解实验的改进作者：李嘉琦来源：《化学教与学》2015年第07期摘要：将生活垃圾蜂窝煤渣用于催化石蜡的分解；实验结果表明煤渣具有良好的催化效果和稳定的催化性能；对生活垃圾的重新利用，符合新课程教学和绿色化学的理念，不但能让学生感受到化学的神奇魅力，激发学生的创造力，开拓学生的视野，在农村中学实验教学上更具有开拓性的意义。
关键词：煤渣；石蜡；催化分解文章编号：1008-0546（2015）07-0093-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2015.07.034石蜡油分解实验是学生学习开始学习有机化学的一个重要科学探究实验，其不但让学生了解了乙烯的来源，重要的是为学生学习乙烯的性质建立了感性认识，明白乙烯能使酸性高锰酸钾和溴水褪色。
教材提供的实验方法时间较长（大约需要18-27分钟）且成功的几率较低，这迫使多数的老师采取多媒体视频或模拟动画的方式代替该演示实验，电子教学手段尽管也能模拟正确的实验结果，但是学生缺乏亲身经历的认同感，在一定程度上影响了影响了学生对知识的可信度和学生科学探究的积极性，达不到该演示实验所起到的教学意义。
近年来关于石蜡分解实验的改进屡有报道，优化主要集中在对装置的改进和对催化剂（比如用二氧化锰、三氧化二铝等）的改进两个方面[1-3]；将煤渣这种生活废弃物用于中学化学演示实验石蜡的分解上未见相关报道。
煤渣的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等；由于其具有硅铝结构特征以及很好的结构稳定性、很高的比表面积和丰富的微孔结构，这使它作为催化剂或催化剂载体都具有广泛的应用潜力[4-5]；不同来源的煤渣，其物理化学性质波动比较大，这是作为家庭燃料蜂窝煤在定型时候添加的黄泥所决定的；我们采用中学实验室更常见的石蜡代替石蜡油，用煤渣为催化剂催化石蜡的分解，取得较理想的实验结果；更重要的是在演示实验过程中带给学生的震撼能引起学生浓厚的学习兴趣。
最新人教版高中化学必修2《来自石油和煤的两种基本化工原料》课堂探究
课堂探究细品教材一、乙烯1.石蜡油分解实验【实验步骤】如下图所示，将浸透了石蜡油(17个碳以上的液态烷烃混合物)的石棉放置在硬质试管的底部，试管中加入碎瓷片，给碎瓷片加强热，石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表面发生反应，产生一定量的气体。
将产生的气体分别通入酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液，最后将气体点燃，观察现象。
【实验现象】酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液均褪色，点燃产生明亮的火焰并伴有黑烟。
【实验分析】可燃这一点与烷烃相同；能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的性质与烷烃不同。
【实验结论】石蜡油分解产生了与烷烃性质不同的烃，研究表明产物中含有烷烃和烯烃。
烯烃属于不饱和烃(碳原子所结合的氢原子数少于饱和烃里氢原子数的烃)，而乙烯是最简单的烯烃。
状元笔记加热装置，将出口接在一头放入水中的橡胶管上，有气泡产生，证明气密性好。
加碎瓷片的目的是防止暴沸。
2.乙烯的分子结构C2H4乙烯分子式乙烯结构式乙烯电子式CH2CH2乙烯结构简式Ⅰ.球棍模型Ⅱ.比例模型由乙烯分子的模型可以看出，CH2CH2分子中的6个原子处在同一个平面内，C2H4分子的形状为矩形。
键角为120°，乙烯分子是非极性分子。
CH2CH2与CH3—CH3在分子结构上有明显的不同。
状元笔记乙烯分子中所有C、H原子都在同一平面上。
要注意将乙烯结构简式书写为CH2CH2是错误的。
3.乙烯的物理性质乙烯通常是没有颜色的气体，稍有气味，密度是1.25g·L－1，比空气的密度略小些，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。
4.乙烯的化学性质由于乙烯分子中存在碳碳双键，从以下三个实验可以验证乙烯与甲烷的性质不同。
①点燃纯净的乙烯。
观察燃烧时火焰的亮度和颜色。
②将乙烯通入盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中。
观察试管中溶液颜色的变化。
③将过量的乙烯通入盛有溴的四氯化碳溶液的试管中，观察试管内溶液颜色的变化；在反应后的溶液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，观察发生的现象。
石蜡油分解实验改进的研究
石蜡油分解实验改进的研究发布时间：2021-08-17T14:40:18.193Z 来源：《中国教师》2021年4月第11期作者：蒋斌[导读] 操作简单、现象明显、成功的实验是激发学生兴趣的最大动力。
笔者认为，做好课堂实验，可以提高学生学习兴趣，可以提高教学效果。
蒋斌临武县第二中学摘要：操作简单、现象明显、成功的实验是激发学生兴趣的最大动力。
笔者认为，做好课堂实验，可以提高学生学习兴趣，可以提高教学效果。
本文就如何做好石蜡油分解实验，进行了相关的研究和探讨。
关键词：石蜡油分解；研究；实验改进；实验创新；烯烃的性质一、实验在教材中的地位和作用石蜡油分解实验是人教版高中化学《必修2》第三章第二节中科学探究实验。
它是学习烯烃化学性质的重要组成部分。
在学习有机化学中具有承上启下的作用。
承上，指烯烃中具有与烷烃不同的结构性质，启下是，烯烃又有与苯环不同的结构性质。
因此，做好石蜡油分解实验至关重要。
二、教材实验原型及不足之处（如图）通过多年的实践发现：1、该实验成功率很低，即使成功，所需时间较长（耗时约18-30分钟）；2、矿渣棉浸泡石蜡油的程度不易控制；3、碎瓷片、石蜡油、矿渣棉的用量不明确。
因此，大多数老师采取播放视频的方式代替该演示实验。
失去了教材设置科学探究的作用，影响了学生对化学知识的可信度和科学探究的积极性。
因为本实验的成功率低，所以在2019年版教材中本实验已经被删去。
但是在新教材中同样要求实验探究乙烯的化学性质，故而石蜡油分解实验在高中化学教学当中还是有重要的作用。
三、实验研究的现状全国各地都有老师在研究本实验，最有代表性的有：安徽省刘宜树、江苏王金龙等老师对《石油裂化实验探讨》从催化剂和装置进行了改进（如下图二，图三）。
要么所需时间太长，要么加热试管产生倒吸，容易炸裂，引发石蜡油燃烧，非常危险。
湖南隆回二中刘小英老师做了《石蜡油分解实验的创新》（如图四）。
选择二氧化锰做催化剂，但一方面针筒的推很有技巧性；另一方面加热的试管非常容易炸裂，非常危险。
五个高中化学实验的微量化改进
万方数据
［４］［１２】［１４］Ｍｉｒｅｌｌａ Ａｇｕｓｔａ—Ｐａｌｍｉｓａｎｏ等著李广洲，孟献华译．科 学方法（１ｌＡ）【Ｍ】．长沙：湖南教育出版社，２０１０：２～６８ 【５］［１３］［１５】Ｍａｕｒｉｃｅ
Ｄｉ
［９】９
Ｐｈｉｌｌｉｐｓ
Ｊｏｈｎ Ｓ．，Ｓｔｒｏｚａｋ Ｖｉｃｔｏｒ ｓ．，Ｗｉｓｔｒｏｍ Ｃｈｅｒｙｌ．化学概
教育出版社，２０１２：１８
ｄｏｃｓ／２００７—１０７／．２００６－１０．
【上接第５８页Ｊ
有趣，学生可在家里做；现象明显。 ２．５氯气系列性质实验的微量化改进 我国教材大多安排有氯气系列性质实验，如现行 上科版教材刚就有如图７所示的实验，氯气系列实验 耗氯气多，对环境易产生污染。而微量化改进后仅耗氯 气几毫于卜。改进方案如下：
（见图８）。 （３）立即观察到小试管中有绿色气体产生。片刻 后湿布上的颜色变淡，而干布上的颜色不变，滴ＫＩ的 滤纸变出深棕色，滴ＫＢｒ的滤纸变出橙黄色，滴碘酒 和淀粉混合蓝色液的滤纸上蓝色褪尽。各现象明显，清 晰。
《≯ｃ符
改进后优点：操作方便，效果明显，成功率高。尤
其是整个实验仅耗极少量各种试剂（大多为几滴或几 小粒），大大节约了成本，尤其减少了环境污染。此反 应器还可做氨、二氧化硫等气体的制备和系列性质实 验。 ３结束语 在实验教学中，实验现象是否明显，实验演示时是
时，仍使用常规仪器、装置，仍能达到常规演示实验的
可见度…。基于此功能和特征，在中学化学实验中研究 和推广微量化实验就十分必要了。以下是笔者针对我国 高中化学实验的几个典型例子进行的探索研究。 ２实验设计和改进 ２．１石蜡油分解实验的微量化改进 我国高中化学教材中大多安排有石蜡或石蜡油分
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教材原型实验的问题： 一是需要加热较长时间才会使酸性KMnO4溶液与 溴的四氯化碳溶液褪色，耗时大于10分钟，等到排水法 集气这一步骤时反应基本结束，几乎收集不到气体； 二是试管横置，矿渣棉浸泡的石蜡油过多或过少， 都会对气体的生成造成影响，如果浸泡的石蜡油过多， 石蜡油易流动，如果浸泡的石蜡油过少，一旦实验过程 中用量不够，就无法向反应装置中补充； 三是碎瓷片、石蜡油、矿渣棉的用量未明确。
4分5秒 3分19秒 1分55秒 1分53秒
二、实验的改进和创新之处
3. 酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液的浓度
在保证现象明显的基础上使浓度尽可能小，缩短褪色时间。 酸性KMnO4溶液浓度为0.003%（在2mL水中滴入2滴 0.01mol/LKMnO4溶液和2滴1:4的稀硫酸）； 溴的四氯化碳溶液（在20mL四氯化碳中滴入1—2滴液溴）。
三、自我评价
1. 试管竖直放置，采用注射器逐滴加入石蜡油，既解决 了教材原型实验石蜡油浸泡过多或过少造成的问题，同 时保证了实验的成功率，而且试管不会炸裂； 2. 催化剂变成催化效果更好且实验室常备的MnO2，使 得实验所需时间大大缩短，产生的裂化气更多； 3. 指明了酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液的浓度， 即保证了实验现象，又能使褪色时间尽可能短。
二、实验的改进和创新之处
2. 催化剂
酸性KMnO4溶液褪色时间 （从预热开始计时）
3g碎瓷片 3g分子筛
10分15秒 4分9秒
3gMnO2 （用1g石棉覆盖）
1分55秒
二、实验的改进和创新之处
2. 催化剂
酸性KMnO4溶液褪色时间 （从预热开始计时）
1gMnO2 2gMnO2 3gMnO2 4gMnO2
《石蜡油分解实验》改进
一、实验创新目的
“石蜡油分解实验”是人教版必修2第三章第 二节“来自石油和煤的两种基本化工原料”中的 一个实验，我认为在这个地方安排该实验是一个 亮点，因为该实验能够让学生直观地了解烯烃可 以由石油获得，并且让学生获得第一手感性认 识——烯烃与烷烃性质不同，该实验的成功演示 具有极高的教学价值。
二、实验的改进和创新之处
1. 装置
具支试管
通过注射 器逐滴加 注射器 入石蜡油
20×200mm
二、实验的改进和创新之处
2. 催化剂
通过查阅化工词典和大量有关石蜡油分解的相关文献资料， 催化石蜡油分解效果较好的物质有：分子筛（X型和Y型）、 Al2O3、无水Al2(SO4)3、无水AlCl3、MnO2。教材上使用碎瓷片 是因为瓷片的复杂成分中含有能催化石蜡油分解的物质，而且是 实验室常备物质；其实分子筛就是人工合成的沸石，也是实验室 常备物质；无水Al2(SO4)3和无水AlCl3极易吸水，在普通实验室 使用不现实。所以我对碎瓷片、分子筛、MnO2三种催化剂进行 了实验探索。
原教材实验装置如右图 所示，具体操作是将浸透了 石蜡油的矿渣棉放置在硬质 试管的底部，试管中加入碎 瓷片，给碎瓷片加强热，石 蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片 表面发生反应，生成一定量 的气体，利用生成的气体进 行一些实验。
反应方程式如下（以C16H34为例）： C16H34→C8H18+C8H16 C8H18→C4H10+C4H8 ......
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢大家！