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电石与水反应是“乙炔的制取和性质”实验的主要操作部分,该实验有两个问题长期没有得到很好的解决: ①电石与水反应很剧烈,即使是用饱和的食盐水,反应也较为激烈,产生的乙炔气体在收集和性质实验之前不能有效利用而白白跑掉: ②反应试管内连续不断地产生大量螺旋状泡沫外逸,影响实验的进行。我们对该实验进行了认真的研究。
1、实验研究
(1) 在电石上加少量的乙醇,让乙醇将电石浸湿,无明显现象。然后再逐滴加水,电石与水慢慢反应,产生乙炔气体,几乎没有泡沫产生。乙醇不与电石反应,乙醇有稀释水的作用,同时乙醇可以降低由氢氧化钙所形成的泡沫的表面张力,特别是乙醇的易挥发性使氢氧化钙形成的泡沫容易破裂。
(2) 在电石上加一些冰醋酸,让冰醋酸将电石浸湿,无明显现象。然后再逐滴加水,电石与水慢慢反应,产生乙炔气体,几乎没有泡沫产生。醋酸不与电石反应,醋酸有稀释水的作用,同时醋酸与氢氧化钙反应,生成醋酸钙,失去了形成泡沫的氢氧化钙,从而没有泡沫产生。
(3) 在电石上加一些饱和的氯化铵溶液,电石慢慢反应,产生乙炔气体,几乎没有泡沫产生。电石不与氯化铵反应,电石与溶液中的水反应。氯化铵稀释了水对电石的作用,同时氯化铵溶液是一种显酸性的电解质溶液,破坏了泡沫胶体的作用,从而没有泡沫产生。
(4) 在电石上加一些浓盐酸,电石与浓盐酸缓慢反应,产生气体。然后再逐滴加水,电石与溶液反应的速率加快,产生乙炔气体的速率加快,几乎没有泡沫产生。氯化氢不与电石反应,盐酸中的水与电石反应,盐酸的浓度越稀,电石反应的速率越快。同时盐酸与氢氧化钙反应,生成氯化钙,失去了生成泡沫的氢氧化钙,从而没有泡沫产生。
(5) 在电石上加一些浓硫酸,发生微弱的反应,产生少量的气体,一会儿后反应停止。然后逐滴加水,电石与溶液反应的速率加快,产生乙炔气体的速率加快,几乎没有泡沫产生。硫酸不与电石反应,浓硫酸中的少量水与电石反应。加水稀释浓硫酸,稀硫酸与电石反应的速率加快。同时硫酸与氢氧化钙反应,生成硫酸钙,失去了生成泡沫的氢氧化钙,从而没有泡沫产生。但是,很稀的硫酸与电石反应却很慢,因为反应过程中生成的硫酸钙微溶与水,硫酸钙覆盖在电石的表面,阻碍了反应的发生。
(6) 如果不是亲手做了上述实验,仅用逻辑推理的方法,我们是难以相信上述实验事实。同时我们可以得出这样一个理念:有些感觉到的东西并不一定是真正属于本质的东西;那些仅凭逻辑演绎去求索真知,有时会出差错的。在这里,实验归纳法有着不可替代的作用。
2 、实验改进
在电石上加少量的乙醇,让乙醇将电石浸湿,然后加水,电石与水反应;或用电石与饱和的氯化铵溶液反应;或用电石与1∶1 的盐酸、醋酸反应。
改进后的实验可以凭借加溶液的速率来调节产生乙炔的速率,实验过程中不会产生大量的泡沫影响实验进行。
(本文作者:蒯世定刘怀乐) |