高中化学实验探究

熊盛东

[摘 要]以硬脂酸和氢氧化钠反应生成硬脂酸钠作为制备固体酒精的固化剂，选用酚酞作指示剂来确定硬脂酸与氢氧化钠中和的中点，研究固体酒精的制备工艺与性质，通过单因素实验对工艺条件进行优化，得出了最佳工艺条件，即确定酒精，硬脂酸，氢氧化钠的最佳配比为97.2∶7.0∶1（质量比），最佳水浴温度70℃。此外，通过添加无机盐和有机染色剂，制备出彩色固体酒精；找出了改变固体酒精燃烧时火焰颜色的无机盐离子。

[关键词]固体酒精；硬脂酸；氢氧化钠；固化剂

一、选题依据

1.按照《化学课程标准》要求，学生在学习过程中，应更多的去体验探究过程，养成科学态度，获得科学方法，从而形成终身学习的态度。

2.在高中化学教学中，对于物质的性质，物质的变化讲解和体现的不是很透彻和直观，而固体酒精的制备两者兼具。

3.高中化学新课改后，在化学试验中对于很重要的实验变量探究的不是很深入，而固体酒精的制备实验中变量多达4个。

4.固体酒精的制备实验既有无机化学并兼具有机化学的内容，涵盖知识点丰富，而且具体。

5.固体酒精制备实验，紧贴生活，探究过程丰富多彩，极易调动学生的探究精神，并逐步养成创新精神和实践能力。

二、实验部分

1.实验原料及仪器

（1）实验原料。酒精（工业），硬脂酸，氢氧化钠，酚酞，硝酸铜，氯化铁，蒸馏水

（2）实验仪器。电子节能控温仪，水浴锅，三颈烧瓶，回流冷凝管

2.实验内容

（1）实验步骤。配制10%的硝酸铜溶液100mL备用；配制10%的氯化铁溶液100mL备用；将氢氧化钠配成8%的水溶液，然后用工业酒精稀释成1：1的混合溶液，备用；将1g酚酞溶于100mL 60%的工业酒精中备用。分别取5g工业硬脂酸、100mL工业酒精和两滴酚酞置于150mL的三颈烧瓶中，水浴加热，搅拌，回流。维持水浴温度在70℃左右，直至硬脂酸全部溶解后，马上滴加事先配好了的氢氧化钠混合溶液，滴加速度先快后慢，滴至溶液颜色由无色变为浅红又马上褪掉为止。继续维持水浴温度在70℃左右，搅拌，回流反应10min后，一次性加入2.5mL10%的硝酸铜溶液再反应5min后，停止加热，冷却至60℃再将溶液倒入模具中，自然冷却后得嫩蓝绿色的固体酒精。若改用一次性加入0.5mL10%的氯化铁溶液，可得浅黄色的固体酒精。

（2）实验原理。用一种可凝固的物质来承载酒精，包容其中，使酒精具有一定形状和硬度。硬脂酸与氢氧化钠混合后将发生下列反应：

反应生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分子，室温下在酒精中不易溶。在较高的温度下，硬脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中，而冷却后则形成凝胶体系，使酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间，呈不流动状态而使酒精凝固，形成固体状态的酒精。

三、实验结果与分析

1.硬脂酸的用量对固体酒精质量的影响。在100mL70%的工业酒精中分别加入3.5g、4.0g、4.5g、5g、5.5g硬脂酸，均滴加适量的氢氧化钠，分别加入2.5mL的硝酸铜。在整个过程中水浴温度温度控制在70℃，考查硬脂酸的用量对产品的固化状况、硬度及燃烧状况的影响，实验结果见表3-1。

由表3-1可知编号为4的实验较理想，所制备的产品色泽美观，有雪花状花纹的半透明固体，硬度大，燃烧时不流淌，燃烧时间为235s，燃烧残渣少，制备成本低。

2.反应温度对固体酒精质量的影响。按实验步骤，保持工业酒精100mL与5g硬脂酸和適量的氢氧化钠配比不变，待硬脂酸溶解后，控制滴加温度分别为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃实验结果见表3-2。

由表3-2可以看出，开始滴加氢氧化钠的混合溶液时，温度控制在70℃较理想，产品质量最好。

3.氢氧化钠的用量对固体酒精质量的影响。氢氧化钠的用量主要影响产品的硬度、燃烧时流淌程度、燃烧后剩余残渣的量。在不加无机盐的情况下，在100mL酒精中加入5g硬脂酸，选用酚酞作指示剂，滴加温度为70℃，实验结果见表3-3。

由表3-3可知编号为2的实验效果较好，产品的硬度适中，燃烧时间为234s，燃烧时不流淌，燃烧后残渣少。氢氧化钠过量越多，产品的硬度越大，燃烧后残渣越多。

4.加入不同金属离子对固体酒精质量的影响。实验发现金属离子的加入起了两个很好的作用：其一改变了固体酒精的外观色泽，其二改变了固体酒精燃烧时火焰的颜色。添加少量不同的无机盐类可以改变固体酒精的外观色泽和火焰颜色，按实验步骤，保持水浴温度在70℃时，分别一次性加入不同无机盐溶液再反应5min后结束实验。

四、结论

（1）通过单因素实验，确定了酒精：硬脂酸：氢氧化钠的最佳配比为97.2∶7.0∶1（质量比）。最佳水浴温度为70℃。

（2）找到了能改变固体酒精颜色的无机盐及有机染色剂。如硝酸铜，制备出蓝色的固体酒精；氯化铁，制备出黄色的固体酒精；高锰酸钾，制备出深紫色的固体酒精；苏丹红，制备出红色的固体酒精；酚酞，制备出紫色的固体酒精。

（3）找到了能改变固体酒精燃烧时火焰颜色的无机盐离子。如氯化钠，火焰颜色为黄色；氯化钙，火焰颜色为砖红色；碳酸钾，火焰颜色为紫色。

（4）结合实验特点，选用酚酞作为指示剂来确定硬脂酸与氢氧化钠中和的终点。

（5）对于高中的学生，通过固体酒精的制备实验，能够有效地提高学生的实验技能和学习兴趣。

参考文献：

[1]夏维华.固体酒精的生产工艺[J].实用技术窗，1995，（5）；6～7.

[2]梅允福.化学固体燃料的制备和应用[J].安徽化工，1998，（5）；20～21.

[3]陈良.用工业酒精制取固体酒精燃料[J].湖南化工，1995，（3）；42～43.

[4]陈勇.一种制备固体酒精的新方法[J].江西化工，2004，（6）；139～140.

[5]夏坚，王卫，沈效锋.固体酒精制备的工艺条件的研究[J].华东交通大学学报，1994，11（2）.

[6]张小华，高洪潮，李璟等.应用微波技术制备固体酒精[J].河北化工医药职业技术学院学报，2008，31（3）.

[7]陈英海.凝胶固体酒精的新制法[J].东北林业大学学报，1997，25（2）.