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铜氨纤维(Cuprammonium)是一种再生纤维素纤维。因为铜氨纤维原料是从棉花中棉籽的短绒毛所提炼而来,又由于每年都可由棉花提炼,因此,不会造成类似森林砍伐的破坏性,是一种对人类、地球生态环境影响最温和的纤维。铜氨纤维易受土壤及水中细菌分解,不会破坏自然环境,就算燃烧也不会有毒性气体出现,是迎合当今环保趋势的“绿色纺织品”。在苏教版《有机化学基础》“糖类”一节中引入了铜氨纤维的制备实验作为教师演示实验。但是由于按照教材上的实验方法,很难做成功且耗时较长,大多数教师都没有开这个实验,致使学生丧失了一次极好的体会化学用途的机会。下面是笔者对此实验的研究与改进。
一、课本呈现
实验2:向烧杯中加入5%的硫酸铜溶液,再加入10%的氢氧化钠溶液至沉淀完全,静置片刻后,倒去上层清夜。用浓氨水溶解得到的氢氧化铜沉淀,获得较高浓度的铜氨溶液。取30mL制得的铜氨溶液于烧杯中,加入脱脂棉,不断搅拌,使之形成黏稠液,用注射器将黏稠液吸入针筒,再将其注入稀盐酸(或稀硫酸)中,取出稀盐酸(或稀硫酸)中的生成物,用水洗涤,观察现象。
笔者根据课本上的实验步骤做了四五遍,配置的铜氨溶液加入脱脂棉后用玻璃棒搅拌五分钟,溶液中仍有絮状的未完全溶解的脱脂棉,无法用注射器吸入针筒。
二、方法改进
笔者对实验方法进行了改进并经过反复试验后发现,用下面两种方法制得的铜氨溶液可使脱脂棉溶解,并最终制得丝状的铜氨纤维。
方法一:用量筒量取5%的硫酸铜溶液和10%的氢氧化钠溶液各10mL,依次迅速加入一支大试管中,将试管缓慢倾斜倒去上层清液。向试管中加入浓氨水至沉淀完全溶解,将溶液转移到烧杯中,加入脱脂棉,不断搅拌,使之形成黏稠液,若脱脂棉仍不能溶解可继续加氨水至脱脂棉溶解形成黏稠液,用注射器将黏稠液吸入针筒,再将其注入稀盐酸(或稀硫酸)中,取出稀盐酸(或稀硫酸)中的生成物,用水洗涤,观察现象。
这种方法可以使实验成功,但成功的几率不高。分析原因可能是氢氧化铜的浓度不够,笔者将得到的氢氧化铜沉淀用布氏漏斗抽滤后,再用浓氨水溶解,得到的铜氨溶液可以使脱脂棉迅速溶解。但这种方法耗时较长,无法在课堂上演示。
方法二:向烧杯中加入两药匙氢氧化铜固体粉末,加入约30mL的浓氨水,用玻璃棒搅拌至氢氧化铜全部溶解得到铜氨溶液,向烧杯中加入脱脂棉搅拌得到黏稠液,用针筒吸取黏稠液注入稀盐酸(或稀硫酸)中,观察现象。
这种方法只需要4~6分钟方可完成,完全可以在上课时进行,并且可以让学生自己完成实验。
三、教学建议
将本实验改为学生实验,按照上述方法二进行操作,让学生体会到化学在生产生活中的用途,课堂效果良好。
四、存在问题
利用上述两种方法得到的铜氨纤维,缺乏韧性,在用水洗时,会粘在一起。对该问题存在的原因仍需进一步探究,望同行能与笔者一起共同探讨、释疑。
(责任编辑:罗艳)
一、课本呈现
实验2:向烧杯中加入5%的硫酸铜溶液,再加入10%的氢氧化钠溶液至沉淀完全,静置片刻后,倒去上层清夜。用浓氨水溶解得到的氢氧化铜沉淀,获得较高浓度的铜氨溶液。取30mL制得的铜氨溶液于烧杯中,加入脱脂棉,不断搅拌,使之形成黏稠液,用注射器将黏稠液吸入针筒,再将其注入稀盐酸(或稀硫酸)中,取出稀盐酸(或稀硫酸)中的生成物,用水洗涤,观察现象。
笔者根据课本上的实验步骤做了四五遍,配置的铜氨溶液加入脱脂棉后用玻璃棒搅拌五分钟,溶液中仍有絮状的未完全溶解的脱脂棉,无法用注射器吸入针筒。
二、方法改进
笔者对实验方法进行了改进并经过反复试验后发现,用下面两种方法制得的铜氨溶液可使脱脂棉溶解,并最终制得丝状的铜氨纤维。
方法一:用量筒量取5%的硫酸铜溶液和10%的氢氧化钠溶液各10mL,依次迅速加入一支大试管中,将试管缓慢倾斜倒去上层清液。向试管中加入浓氨水至沉淀完全溶解,将溶液转移到烧杯中,加入脱脂棉,不断搅拌,使之形成黏稠液,若脱脂棉仍不能溶解可继续加氨水至脱脂棉溶解形成黏稠液,用注射器将黏稠液吸入针筒,再将其注入稀盐酸(或稀硫酸)中,取出稀盐酸(或稀硫酸)中的生成物,用水洗涤,观察现象。
这种方法可以使实验成功,但成功的几率不高。分析原因可能是氢氧化铜的浓度不够,笔者将得到的氢氧化铜沉淀用布氏漏斗抽滤后,再用浓氨水溶解,得到的铜氨溶液可以使脱脂棉迅速溶解。但这种方法耗时较长,无法在课堂上演示。
方法二:向烧杯中加入两药匙氢氧化铜固体粉末,加入约30mL的浓氨水,用玻璃棒搅拌至氢氧化铜全部溶解得到铜氨溶液,向烧杯中加入脱脂棉搅拌得到黏稠液,用针筒吸取黏稠液注入稀盐酸(或稀硫酸)中,观察现象。
这种方法只需要4~6分钟方可完成,完全可以在上课时进行,并且可以让学生自己完成实验。
三、教学建议
将本实验改为学生实验,按照上述方法二进行操作,让学生体会到化学在生产生活中的用途,课堂效果良好。
四、存在问题
利用上述两种方法得到的铜氨纤维,缺乏韧性,在用水洗时,会粘在一起。对该问题存在的原因仍需进一步探究,望同行能与笔者一起共同探讨、释疑。
(责任编辑:罗艳)