【微波炉在中学化学实验中的应用】中学化学实验

时间：2019-02-05 03:23:04　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：利用微波炉加热速度快、温度易控制的特点以及产生的微波对某些化学反应独特的作用，将微波炉应用于中学化学实验中硫酸铜晶体分解、乙酸乙酯催化合成及淀粉水解等实验方面进行了一定的尝试。关键词：微波炉；加热；催化；样品处理
　　文章编号：1005-6629(2007) 02-0004-02
　　中图分类号：C633．8
　　文献标识码：C
　　微波炉目前已是许多家庭必备的用具。微波炉磁控管阴极发射的电子向阳极运动过程中，在磁控管内电磁场力和永磁铁轴向磁场的双重作用下作摆线运动。将振荡产生的2450MHz微波输入炉腔，引起极性分子(如水分子)的高频振荡，通过分子间相互摩擦、碰撞，最终导致食物加热。微波炉具有加热速度快、温度易控制、节能省电等优良特性，若将它应用于某些中学化学实验可以收到意想不到的效果。
　　
　　1 微波加热
　　
　　微波炉加热速度快，升温速度可达10℃／s，在短时间内即可达到反应温度、热效率高，而且加热均匀、无加热梯度、无滞后效应，反应往往在数分钟内即可完成。
　　实验1：硫酸铜晶体中结晶水含量的测定。采用传统加热方式存在的问题有：①坩埚置于泥三角上加热稳定性差易倒伏、操作技术要求高；②酒精灯加热分解2．0g样品大致需时7～12min，反应时间长；③加热温度难控制，时间稍长还可能会引起无水硫酸铜分解。若选用微波炉加热．只需将盛放样品的瓷坩埚(加盖)置于炉腔内，火力强度为高火档(输出功率100％)，2～3min即可完成，实验时间短、效果好。
　　
　　2　催化合成
　　
　　用微波炉产生的高频率微波辐射炉腔内某些反应的反应物，可以快速得到相应产物，提高反应的转化率，大大缩短反应所需要的时间。而且，用微波炉来合成某些化学物质时避免了常规水浴、油浴、砂浴或电热套等加热设备，操作简单，便于控制．实验环境好，劳动强度低。
　　实验2：微波催化合成乙酸乙酯。在50ml锥形瓶中加入适量的冰醋酸、乙醇(酸醇物质的量之比为1：0．8)和0．5～1g AlCl3固体作催化剂并振荡，瓶口装上一空干燥管后放入微波炉中，选择解冻档(输出功率30％)微波辐射5min，取出、水浴冷却后倒人盛饱和食盐水的烧杯，液面上有一层较厚的油层，并可闻到香味。
　　若按教材要求用浓硫酸作催化剂。由于浓硫酸是强氧化剂，碳化现象严重，并可催化生成副产物乙醚，造成产率较低；与传统酯化方法相比，微波催化合成乙酸乙酯则产量大、产率高，实验现象明显。
　　实验3：淀粉水解实验。在50ml锥形瓶中加入10ml淀粉溶液，再加1ml 1mol／L的稀硫酸后搅拌得到样品。取保鲜膜封住锥形瓶瓶口，并用大头针扎1～2个小孔后放入微波炉炉腔催化水解，控制温度100～120℃(低火档，输出功率50％)，2min后取出并冷却。得到的溶液分置于2支试管，一支试管中加碘水不变色；另一试管加少量NaOH中和后再加含NaOH的Cu(OH)2悬浊液，加热至沸腾有砖红色沉淀生成。
　　淀粉水解实验若按教材方法操作水解需时较长，且成功率很低；若采用微波炉催化加热，淀粉水解非常彻底，现象明显，操作简单。实验时间短，成功率高。
　　
　　3　样品处理
　　
　　用化学方法进行定性、定量分析前，有些样品必须经过干燥、灰化、消解、溶样等预处理。如：
　　实验4：海带样品的处理。在做海带中碘元素含量测定实验前，必须先将海带样品干燥灰化处理。虽然传统灰化法设备简单、操作容易，但耗时长，较高温度下(>450℃)挥发性元素易损失。若改用微波炉处理样品，由于微波能深入样品分子内部深层次作用只需极短的时间就可完成整个样品处理过程，高能效、省时省力。
　　除此，在检测红砖中的Fe33+、干燥原料CH3COONa制CH4、干燥剂硅胶的烘干再利用等实验中若使用微波炉对样品进行处理均可收到很好的效果。
　　
　　4　说明与注意点
　　
　　(1)本文实验所用微波炉型号为LG机械型WP700(MS-2089T)，输出功率为微波700W；用微波炉进行化学实验时试剂用量不宜过少，避免微波炉轻载运行；
　　(2)实验1中瓷坩埚不能用铁坩埚、石墨坩埚等代替，因为放入炉内的铁、铝、不锈钢、搪瓷等器皿，在加热时会反射微波，并因电磁感应产生电火花，既不安全，也不能加热样品；
　　(3)微波炉用于液相反应(特别是有易燃易爆物参与的反应)时往往有一定的危险性，应尽量避免长时间高功率运作，对样品可采取短时多次的方式进行催化加热。
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。本文为全文原貌未安装PDF浏览器用户请先下载安装原版全文

推荐访问:微波炉实验中学化学

【微波炉在中学化学实验中的应用】中学化学实验

最新文章

热门文章