严业安  三明市第一中学，福建三明 365000

案例一：实验室制取乙炔的问题研究本课题主要是基于实验现象和实验改进的化学研究性学习的教学。

(一)问题的提出

乙炔的制取和性质实验中有几个问题值得探讨：①电石和水反应非常剧烈，即使用饱和食盐水代替水，反应也较激烈，起初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浪费掉；②反应试管内连续不断地产生大量泡沫外逸，常堵塞导管，影响实验的进行；③反应后容器内的残留物为什么不呈白色，而呈深灰(白)色；④生成的乙炔气体中还含有H2S、PH3等杂质，它们会影响乙炔的性质实验。于是我们对该实验进行了认真的研究。

(二)实验研究

(1)电石的成分

电石是用石灰与焦炭在电炉中高温下(约2200℃)熔融而制得的。我引导学生查阅有关资料，得知电石的成分如下表所示：

(2)问题分析和实验设计

我引导学生思考下列几个问题：①如何减缓反应速率?②如何除去泡沫?③深灰(白)色浆状物的成分?④如何除去乙炔气体中的H2S、PH3等杂质?学生利用研究性学习时间(每周安排三节)到图书馆和资料室查阅了有关资料，并请教了有关实验老师，并在讨论的基础上理清了思路，设计了几种实验方案，现归纳如下：

(实验装置图同常规制法，在反应容器内先加入几粒电石)

方法一：在电石上加少量的乙醇，让乙醇将电石浸润，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。反应残留物为深灰(白)色，生成的乙炔中含有H₂S和PH₃等杂质。

方法二：在电石上加一些冰醋酸，让冰醋酸将电石浸润，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。反应残留物为深灰(白)色，生成的乙炔中含有H₂S和PH₃等杂质。

方法三：在电石上加一些饱和的氯化铵溶液，电石与溶液慢慢反应，产生乙炔气体，几乎没有泡沫产生。反应残留物为深灰(白)色，生成的乙炔中含有H₂S和PH₃等杂质。

    方法四：在电石上加少量的乙醇，让乙醇将电石浸润，无明显现象。然后再逐滴加CuSO₄溶液，电石与溶液慢慢反应，产生乙炔气体，几乎没有泡沫产生。生成的乙炔气体中几乎不含H₂S和PH₃等杂质，反应残留物是大量黑色沉淀。

(3)实验分析与评价实验分析

方法一：乙醇不与电石反应，并有稀释水的作用，同时乙醇可以降低由氢氧化钙所形成的泡沫的表面张力(水的表面张力σ=72.58dyn/cm，乙醇的表面张力σ=22.03dyn/cm)，再加上乙醇的易挥发性使氢氧化钙形成的泡沫容易破裂。反应残留物为深灰(白)色可能是电石成分里含有少量的游离态的碳。

方法二：醋酸不与电石反应，并有稀释水的作用，同时醋酸与氢氧化钙反应生成醋酸钙，除去了形成泡沫的氢氧化钙，从而没有泡沫产生。

方法三：氯化铵不与电石反应，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。

方法四：电石气中的H₂S和CuSO₄溶液反应生成CuS沉淀，PH₃和CuSO₄溶液反应生成Cu₃P和Cu沉淀，进一步分解成CuO和水，此法制乙炔反应的残留物的成分很复杂，既有反应生成的Ca(OH)、CaSO₄、CuS、Cu₃P、Cu、CuO，也有来自电石成分里未起反应的游离态的碳、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO和SiO₂，这些成分掺杂在一起，因此反应残留物为黑色沉淀。

评价

改进后的四种实验方法都可以凭借加溶液的速率来调节生成的乙炔的速率，实验过程中不会产生大量的泡沫影响实验的进行。但前三种方法并不能除去乙炔气体中的H2S和PH3等杂质，只有第四种方法可以避免H2S和PH3对乙炔性质实验的干扰，因而是最佳方案。

    以上化学研究性学习的实施中采用了观察法、实验法和查阅资料等三种方法，研究内容包涵无机化学和有机化学，在研究方法上有定性的，也有定量的，在研究视点上有局部的、也有整体的。

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