王文婭

摘要：文章以“固體酒精的制作”為例進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探索，從“問(wèn)題的提出”、“問(wèn)題的研究”和“研究的成果”三方面闡述了研究的過(guò)程，并展示了學(xué)生的研究成果。

關(guān)鍵詞：研究性學(xué)習(xí)；固體酒精；調(diào)查

文章編號(hào)：1008-0546（2014）05-0064-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.024

研究性學(xué)習(xí)已成為中學(xué)教學(xué)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，目前被許多學(xué)校納入正常的教學(xué)環(huán)節(jié)中?；瘜W(xué)知識(shí)與日常生活聯(lián)系非常緊密，因此化學(xué)學(xué)科是研究性學(xué)習(xí)比較容易滲透的一門(mén)學(xué)科。同時(shí)，在化學(xué)教學(xué)中，研究性學(xué)習(xí)也是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)化學(xué)興趣的一種較好的方法，研究性學(xué)習(xí)與化學(xué)學(xué)習(xí)是相輔相成的。本文以“固體酒精的制作”為例進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的探討。

一、問(wèn)題的提出

在學(xué)習(xí)了相關(guān)的有機(jī)物知識(shí)后，有學(xué)生提出，在飯店用餐時(shí)發(fā)現(xiàn)明爐大多使用固體酒精作為燃料，比較好奇固體酒精是如何制得的，還對(duì)“酒店為何偏愛(ài)使用固體酒精作為燃料”存在疑問(wèn)，根據(jù)學(xué)生們對(duì)固體酒精的興趣及疑惑，我們開(kāi)展了關(guān)于固體酒精的研究性學(xué)習(xí)，希望通過(guò)這一研究性學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)固體酒精有更多了解，幫助他們解惑，并培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納、合作、交流等能力。

二、問(wèn)題的研究

1.提出主課題“固體酒精的市場(chǎng)使用情況及制作”。

2. 第一階段：將全班48位同學(xué)分成兩大組，一組學(xué)生查閱資料獲取制備固體酒精的方法，一組學(xué)生進(jìn)行內(nèi)容為“固體酒精的市場(chǎng)使用情況”的社會(huì)調(diào)查。

3. 第二階段：指導(dǎo)學(xué)生對(duì)收集的資料進(jìn)行篩選、整理和歸納。

同學(xué)們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找、圖書(shū)查閱、社會(huì)調(diào)查等方式，收集到很多關(guān)于固體酒精的資料。在老師的幫助下，同學(xué)們將相關(guān)資料進(jìn)行分析、整理，一組學(xué)生完成“固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告”，另一組學(xué)生篩選出兩種制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)備選方案。

（1）方案一：

[原料與配方]

工業(yè)酒精100mL，硬脂酸7g，氫氧化鈉2g。

[制作方法]

將100mL工業(yè)酒精分成兩份，分別加入7g硬脂酸和2g氫氧化鈉。加入氫氧化鈉的酒精溶液需不斷攪拌，直到氫氧化鈉全部溶解，然后將兩份溶液混合，這時(shí)有部分酒精凝固，在水浴中加熱并連續(xù)攪拌，直至全部溶解，然后灌裝到模具中，待冷卻后形成半透明固體，密封包裝。

（2）方案二：

[實(shí)驗(yàn)用品]

藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、蒸發(fā)皿、火柴。

酒精（質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%以上）、醋酸鈣、蒸餾水。

[實(shí)驗(yàn)步驟]

①在燒杯中加入20 mL蒸餾水，再加入適量醋酸鈣，制備醋酸鈣飽和溶液。

②在大燒杯中加入80 mL酒精，再慢慢加入15 mL飽和醋酸鈣溶液，用玻璃棒不斷攪拌，燒杯中的物質(zhì)開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)渾濁，繼而變稠并不再流動(dòng)，最后成為凝膠狀。

③取出膠凍，捏成球狀，放在蒸發(fā)皿中點(diǎn)燃。膠凍立即著火，并發(fā)出藍(lán)色火焰。

4. 第三階段：學(xué)生分組進(jìn)行固體酒精的制作，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

確定方案后，考慮到方案一中用于制備硬脂酸的油脂不同可能會(huì)影響固體酒精成品的物理性狀，因此硬脂酸分別使用豬油、雞油和魚(yú)油來(lái)制備。

重新將全班48位同學(xué)分成4個(gè)小組制備固體酒精：

①以醋酸鈣為原料

②以豬油制備的硬脂酸為原料

③以雞油制備的硬脂酸為原料

④以魚(yú)油制備的硬脂酸為原料

進(jìn)行分組時(shí)，在學(xué)生自愿結(jié)合的前提下，盡量考慮到每組學(xué)生在思維、行動(dòng)能力等各方面的平衡。

5. 第四階段：根據(jù)學(xué)生制得的固體酒精的特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步討論。

（1）將4個(gè)小組制備的固體酒精進(jìn)行比較，討論以下問(wèn)題。

①觀察制備出的固體酒精的顏色，思考如何獲得不同顏色的固體酒精。

②比較最終制備的4種固體酒精成品的外觀、燃燒率等。

③分析4種制備固體酒精的方法的難易程度，討論“哪種方法制備的固體酒精更經(jīng)濟(jì)實(shí)用”。

（2）分析及結(jié)論

①在制作過(guò)程中通過(guò)添加不同金屬離子的化合物可以變換出不同的顏色，使固體酒精的色彩更加豐富。例如添加硫酸銅可以得到藍(lán)色的固體酒精。

②以醋酸鈣制備的固體酒精燃燒后殘?jiān)^多，燃燒率低。以豬油制備的固體酒精較為堅(jiān)硬、燃燒時(shí)不易流淌，雞油制備的固體酒精偏軟，魚(yú)油則過(guò)軟、不易成形、燃燒時(shí)易流淌，然而燃燒率卻是魚(yú)油>雞油>豬油。

③以醋酸鈣制備固體酒精的方法比較簡(jiǎn)單，但制備出的固體酒精燃燒率很低，燃燒后殘?jiān)^多，而且燃燒時(shí)間很短，不適合飯店中推廣使用。以油脂為原料制備固體酒精的方法步驟比較繁瑣，但制備出的固體酒精凝固程度好，透明度高，燃燒后殘?jiān)?，燃燒值高，生產(chǎn)成本低，相比較而言，更適合推廣使用。

三、研究的成果

通過(guò)本次研究，學(xué)生了解了固體酒精的市場(chǎng)使用情況及制備方法，并完成了固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和固體酒精的制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

下面是學(xué)生完成的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。

（一）固體酒精的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告

[調(diào)查項(xiàng)目]

1. 餐飲業(yè)固體酒精的使用情況。

2. 市場(chǎng)上固體酒精的銷(xiāo)售情況（主要調(diào)查網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售）。

[調(diào)查地點(diǎn)]

1. 蘇州市高新區(qū)長(zhǎng)江路綠寶商業(yè)廣場(chǎng)。

2. 淘寶上銷(xiāo)售固體酒精的各商家。

[調(diào)查報(bào)告]endprint

1. 固體酒精使用情況

在綠寶廣場(chǎng)，同濟(jì)大酒店、粗菜館和綠寶地下美食廣場(chǎng)中，明爐類(lèi)的菜品都使用固體酒精。使用固體酒精的飯店，大多認(rèn)為固體酒精使用方便，比卡式爐（燃料為小罐裝煤氣）要更安全。

2. 固體酒精的銷(xiāo)售情況

固體酒精銷(xiāo)量第一的淘寶店鋪中，一箱固體酒精32.8元，每箱36個(gè)酒精塊，每個(gè)酒精塊重65克，月銷(xiāo)量1400多箱。

[調(diào)查結(jié)論]

固體酒精在餐飲市場(chǎng)占有一定的地位，因其使用的簡(jiǎn)便和安全，廣受商家歡迎。固體酒精的銷(xiāo)量也很穩(wěn)定。

（二）制備固體酒精的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

下面是學(xué)生設(shè)計(jì)的以雞油為原料制備固體酒精的具體實(shí)驗(yàn)方案。

該方案是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過(guò)查閱資料寫(xiě)出的具體方案，特點(diǎn)是方法詳盡，原料規(guī)格及用量、儀器的使用都很明確，便于學(xué)生操作。

1. 原材料

酒精（≥95%），氫氧化鈉，硝酸銅，雞油

2. 實(shí)驗(yàn)方法

（1）熬油

取236g雞油，用剪刀剪成小塊，放入水浴鍋中，在酒精燈下加熱，待油渣微焦時(shí)，停止加熱，稱(chēng)得194.8g油脂，得率為82.5%。

（2）皂化

稱(chēng)取40g油脂，放入500mL大燒杯中，依次加入40mL 95%酒精溶液和70mL 40% NaOH溶液，加熱約半小時(shí)，并用玻璃棒不斷攪拌，并補(bǔ)充少量稀酒精溶液保持其體積不變。攪拌過(guò)程中，有白色蠟狀固體產(chǎn)生，最后液面上有肥皂衣和大量肥皂泡沫。

用玻璃棒蘸數(shù)滴反應(yīng)液置于試管中，加5-6mL蒸餾水，加熱振蕩，靜置若有油脂分出，說(shuō)明皂化不完全，可加堿至皂化完全。

（3）鹽析

將20mL蒸餾水慢慢加入完全皂化后的溶液中，再加入450mL熱飽和食鹽水，邊加邊攪拌，得白色乳狀液，靜置一段時(shí)間后，白色肥皂上浮，倒掉下層溶液。

（4）酸化

取所得肥皂的二分之一置于250mL燒杯中，加足量酸，小火加熱并攪拌，有白色固體狀油層上浮，繼續(xù)加熱攪拌，白色固體狀油層變?yōu)闊o(wú)色液狀油層（整個(gè)加熱攪拌過(guò)程約20分鐘），將液體倒入分液漏斗中，分出油層（油層為高級(jí)脂肪酸），倒入三頸瓶。

（5）制固體酒精

在三頸瓶中加入106 mL 95%酒精，水浴加熱至60-76℃，使脂肪酸溶液變成均勻透明的溶液，打開(kāi)攪拌器，于微沸情況下慢慢滴加10 mL NaOH酒精溶液（濃度為1g/mL，用NaOH固體和95%的酒精溶液配制），滴加約15分鐘，滴完后，加入0.5g硝酸銅，繼續(xù)攪拌加熱，直至溶液變?yōu)樗{(lán)色，將溶液倒入燒杯，攪拌至有絮狀物出現(xiàn)，停止加熱，放置冷卻，得淡藍(lán)色凝膠狀固體。

在本次研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生親身體驗(yàn)了市場(chǎng)調(diào)查、資料查找、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、固體酒精的制備一系列探究過(guò)程，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，在激增學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、探求新知的激情和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的交際能力、合作精神、科學(xué)探究能力等方面，都收到了良好的效果。但是在取得成果的同時(shí)也存在一系列的問(wèn)題，例如評(píng)價(jià)方式的選擇、研究性學(xué)習(xí)方法的選擇、中學(xué)階段應(yīng)試學(xué)習(xí)與研究性學(xué)習(xí)的課時(shí)沖突等問(wèn)題，還急需一線教師進(jìn)一步的嘗試、探討。

參考資料

[1] 錢(qián)曉春. 固體酒精的合成工藝研究[J]. 化學(xué)世界，1992，33（7）：325-328endprint