“煤的干馏”实验的简易设计

    沈小元

    一、实验设计背景

    煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程.在九年级上册教材“燃料的合理利用与开发”中一句话讲述了煤干馏的原理和作用;在高中化学必修2教材的“资源综合利用 环境保护”中，也是简单地介绍了一下概念，列出了煤干馏的产品和用途，但是对于如何开展这个实验并没有提及.因为煤的干馏过程所需温度比较高（在500度到1100度之间），反应过程比较复杂，不管是教师演示实验还是学生分组实验都难以开展.鉴于这样的一个教學情况，我们一直在寻找设计一个简单易操作、现象明显的实验来完成煤的干馏，让学生能亲身体验这个看似遥不可及的实验.

    二、实验原理

    煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，产物中除了产生一些可燃性气体，还会产生焦炭.在本实验中采用报纸来替代煤，用铝箔纸来包裹报纸，让其处于隔绝空气状态，然后就用酒精灯加热即可完成.

    三、实验用品

    仪器：酒精灯、镊子、石棉网、火柴

    药品：铝箔纸、报纸

    四、实验过程及现象

    1.将铝箔纸裁成3cm宽，5cm长;报纸裁成2cm宽，8cm长.

    2.将报纸沿着长度方向卷起，最终为2cm长，0.5cm宽左右，并压实.

    3.将卷好的报纸一头与铝箔纸齐平，另一头比铝箔纸短1cm放在铝箔纸内，并将铝箔纸卷起，卷好后将多余的1cm翻起与另2cm重叠.

    4.用镊子夹起卷好的铝箔纸放在酒精灯上加热（注意从齐平的那一端慢慢往后），开始有烟，很快就有火焰喷出（图1），并能持续几分钟.

    5.待火焰完全熄灭，将铝箔纸放在石棉网上冷却，冷却后打开铝箔纸，可清楚看到有黑色的物质生成（图2）.

    6.将黑色物质用镊子夹起，放在燃着的酒精灯上，可清楚看到燃烧过程中发出的红光.

    五、实验设计及现象解释

    1.实验设计解释.

    煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以C为主，还含有少量的H、O、N、S等元素;报纸的成分主要就是纤维素，组成元素为C、H、O，所以两者的组成元素相似，用报纸来代替煤做实验完全可行.煤干馏是在隔绝空气的环境下进行的，本实验中首先将报纸卷折并压实，然后用稍大些的铝箔纸包裹压实的报纸，这样报纸基本处于一个隔绝空气的状态.煤干馏的条件是高温，本实验中酒精灯直接加热的是铝箔纸，加热状态的铝箔纸为包裹在内的报纸提供了高温条件.

    2.实验现象解释.

    在实验过程中我们发现，加热10秒钟左右就有烟产生，之后有火焰喷出，并可持续燃烧几分钟，即使短暂离开酒精灯火焰，喷出的火焰也可持续，说明里面产生了可燃性气体;待火焰熄灭后，打开冷却的铝箔纸发现里面产生了黑色物质，说明该反应生成了炭;铝箔上还有少许油状物质，这些和煤干馏的结果基本一致.

    六、实验总结

    本实验中仪器和药品简单易得，装置十分简单，学生在家就可以完成，且该实验与煤干馏实验相比较，可减少二氧化硫、二氧化氮等污染物的排放，保护学生的身体健康.另外本实验中的报纸也可以用火柴梗或小木条代替，铝箔纸用胶头滴管代替，将火柴梗（4cm长左右）放入8cm长（含拉细长部分，未拉细部分约5cm左右）左右的胶头滴管中，并将未拉细一端用橡皮塞塞紧，然后用镊子夹住放在酒精灯上加热，很快看到玻璃管内火柴梗变黑，细管口持续喷出火焰几分钟，玻璃管内壁有褐色油状物质出现，这些现象与铝箔纸内干馏报纸现象相同，效果相近.这些在生活中就很容易进行的实验，可以让学生自己动手，进一步提升学生改进实验、创新实验的热情，使化学更好地融入大家的生活中.