化学是以实验为基础的自然学科。在中学化学活动课中，精心挑选具有探索性和实用性的实验课题，引导学生通过实验学习化学，是培养学生的实验探究能力和科学素养的重要途径。近3 年我们结合有机化学教学，利用废弃泡沫塑料在活动课中开展了以炼制燃油气为主的系列研究性实验，取得良好教育教学的效果，现简介如下：

1 　课题名称

利用废弃泡沫塑料炼制燃料油气

2 　实验目的

通过对废弃泡沫塑料的降解实验，探索将“白色污染物”变害为宝的方法，培养学生的科学探究精神和社会责任感。

3 　实验材料

实验用品：烧瓶、广口瓶、酒精灯、量筒、铁架台、橡皮塞、导气管、碎玻璃渣。

实验药品： 泡沫塑料(裂化原料) 、Al₂O₃ (催化

剂) 、酸性KMnO₄溶液、溴水(检测试剂) 。

4 　实验原理

泡沫塑料的主要成分为有机高分子聚苯乙烯，属于长链烃类物质。根据石油裂化原理，选择适当温度和催化剂，可将泡沫塑料降解为分子量较小、沸

点较低的液态烃(燃油) 和气态烃(燃气) 。

5 　实验步骤

(1) 将泡沫塑料碎块在火焰上熔成颗粒状。向烧瓶中加入10 g 碎玻璃渣，称取所熔粒料40 g 放于玻璃渣之上。(加较多的玻璃渣既可防止溶液暴沸，又可减少残渣对容器壁的污染) ，根据情况还可加入适量Al₂O₃或无水AlCl₃作催化剂。

(2) 按装置图安装好实验装置，A 烧瓶45°倾斜安装有利于加热时液体馏出) 。点燃三芯酒精灯，迅速加热至200 ℃以上，用B 瓶和C 瓶分别收集液态、气态裂化产物。当B 瓶中不再进入液体时，停止加热。

(3) 取出B 瓶中液体分别做与KMnO₄溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。压出C 瓶中的气体做与KMnO₄溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。

6 　实验现象及数据分析

取40 g 废弃泡沫塑料熔成的粒料，按图中装置进行实验。当三芯酒精灯加热至粒料熔化时，产生大量气体，待放气结束，温度继续上升，当液体升温至220 ℃时开始出油，220 ℃～300 ℃为出油高峰。

持续15 min～20 min ，出油率下降，全过程耗时35 min～40 min。

我们分别采用加Al₂O₃ 、加无水AlCl₃和不加催化剂3 种形式进行多次平行实验，反应结束后得到近似相同的实验结果：

A 烧瓶内残留少量黑色残渣，质量范围4 g～8g ;

C 瓶中为无色气体，体积范围320 mL～400 mL 。该气体不能使酸性KMnO₄溶液和溴水褪色，但点燃可剧烈燃烧，无黑烟。推测应为饱和气态烃;

B 瓶中为油状液体，体积范围35 mL～40 mL ，液体颜色受裂化过程温度的影响可以为橙红、橙黄或黄色，略显浑浊，有特殊气味。取少许液体滴入酸性KMnO₄溶液中，紫红色消褪;滴入溴水中，溴水层褪为无色。用玻棒蘸取该油状液体，点火可剧烈燃烧，放出浓烟，说明油中含有不饱和液态烃。

现取3 次典型实验数据列于下表：

7 　实验评价

(1) 白色污染是全球性一大环境公害。利用石油裂化的原理，可将废弃泡沫塑料降解为液态烃(燃油) 和气态烃(燃气) ，从而使难以消除的白色污染物变为可用的燃料或化工原料。通过废弃泡沫塑料降解炼油的实验，可使学生认识到世界上没有真正意义的废物，白色污染并非无法消除，关键在于人们是否愿意认真研究和努力探索，使之化“害”为利，变“废”为宝。

(2) 利用化学手段将废弃塑料变为燃油气的实验方法具有一定的实用价值和发展前景：从实验依据上看，此法借鉴了石油裂化的反应原理，适合于烃类高聚物等有机废料的再生和利用;从经济价值上看，此法所需原料———白色污染物，来源广泛，回收潜力大，从而能充分利用有机废弃物，减少资源浪费;从环保角度上看，本实验全过程消耗化学药品极少，且不会产生二次污染;从能源角度看，裂化所需热量可取自于裂化产物，综合耗能少。因此是一种值得进一步研究和推广的废料再生处理方法。

(3) 利用塑料废弃物开展以炼油为主的系列实验是学生开展研究性学习的极好素材。实验贴近生活，趣味性强，原料易得，操作简单，安全可靠，没有污染，学生不仅可根据实验条件灵活变化，还可将实验进一步扩展。例如：可对所获燃油继续进行分馏实验;对燃气成分作进一步检测;选用不同塑料废弃物进行降解实验;还可将实验粒料熔化后制作化学分子模型、制粘合剂等。

对废弃泡沫塑料的研究性实验集科学性、趣味性、探究性和实用性于一体，通过实验活动使学生体会了探索和创造的乐趣，培养了思维和实践的能力，增强了环保意识和社会责任感，对于丰富化学活动课内容，激励学生深入开展科学探究，提高科学素养，实现可持续发展的目标有着十分积极的意义。