论文部分内容阅读
摘要：文章以“固体酒精的制作”为例进行研究性学习的探索，从“问题的提出”、“问题的研究”和“研究的成果”三方面阐述了研究的过程，并展示了学生的研究成果。
关键词：研究性学习；固体酒精；调查
文章编号：1008-0546（2014）05-0064-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.024
研究性学习已成为中学教学中一个重要的环节，它有利于培养学生自主学习的能力，有助于提高学生的学习兴趣，目前被许多学校纳入正常的教学环节中。化学知识与日常生活联系非常紧密，因此化学学科是研究性学习比较容易渗透的一门学科。同时，在化学教学中，研究性学习也是学习化学知识、培养化学兴趣的一种较好的方法，研究性学习与化学学习是相辅相成的。本文以“固体酒精的制作”为例进行研究性学习的探讨。
一、问题的提出
在学习了相关的有机物知识后，有学生提出，在饭店用餐时发现明炉大多使用固体酒精作为燃料，比较好奇固体酒精是如何制得的，还对“酒店为何偏爱使用固体酒精作为燃料”存在疑问，根据学生们对固体酒精的兴趣及疑惑，我们开展了关于固体酒精的研究性学习，希望通过这一研究性学习使学生对固体酒精有更多了解，帮助他们解惑，并培养学生观察、分析、归纳、合作、交流等能力。
二、问题的研究
1.提出主课题“固体酒精的市场使用情况及制作”。
2. 第一阶段：将全班48位同学分成两大组，一组学生查阅资料获取制备固体酒精的方法，一组学生进行内容为“固体酒精的市场使用情况”的社会调查。
3. 第二阶段：指导学生对收集的资料进行筛选、整理和归纳。
同学们通过网络查找、图书查阅、社会调查等方式，收集到很多关于固体酒精的资料。在老师的帮助下，同学们将相关资料进行分析、整理，一组学生完成“固体酒精的市场调查报告”，另一组学生筛选出两种制备固体酒精的实验备选方案。
（1）方案一：
[原料与配方]
工业酒精100mL，硬脂酸7g，氢氧化钠2g。
[制作方法]
将100mL工业酒精分成两份，分别加入7g硬脂酸和2g氢氧化钠。加入氢氧化钠的酒精溶液需不断搅拌，直到氢氧化钠全部溶解，然后将两份溶液混合，这时有部分酒精凝固，在水浴中加热并连续搅拌，直至全部溶解，然后灌装到模具中，待冷却后形成半透明固体，密封包装。
（2）方案二：
[实验用品]
药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、蒸发皿、火柴。
酒精（质量分数95%以上）、醋酸钙、蒸馏水。
[实验步骤]
①在烧杯中加入20 mL蒸馏水，再加入适量醋酸钙，制备醋酸钙饱和溶液。
②在大烧杯中加入80 mL酒精，再慢慢加入15 mL饱和醋酸钙溶液，用玻璃棒不断搅拌，烧杯中的物质开始时出现浑浊，继而变稠并不再流动，最后成为凝胶状。
③取出胶冻，捏成球状，放在蒸发皿中点燃。胶冻立即着火，并发出蓝色火焰。
4. 第三阶段：学生分组进行固体酒精的制作，并完成实验报告。
确定方案后，考虑到方案一中用于制备硬脂酸的油脂不同可能会影响固体酒精成品的物理性状，因此硬脂酸分别使用猪油、鸡油和鱼油来制备。
重新将全班48位同学分成4个小组制备固体酒精：
①以醋酸钙为原料
②以猪油制备的硬脂酸为原料
③以鸡油制备的硬脂酸为原料
④以鱼油制备的硬脂酸为原料
进行分组时，在学生自愿结合的前提下，尽量考虑到每组学生在思维、行动能力等各方面的平衡。
5. 第四阶段：根据学生制得的固体酒精的特点进行进一步讨论。
（1）将4个小组制备的固体酒精进行比较，讨论以下问题。
①观察制备出的固体酒精的颜色，思考如何获得不同颜色的固体酒精。
②比较最终制备的4种固体酒精成品的外观、燃烧率等。
③分析4种制备固体酒精的方法的难易程度，讨论“哪种方法制备的固体酒精更经济实用”。
（2）分析及结论
①在制作过程中通过添加不同金属离子的化合物可以变换出不同的颜色，使固体酒精的色彩更加丰富。例如添加硫酸铜可以得到蓝色的固体酒精。
②以醋酸钙制备的固体酒精燃烧后残渣较多，燃烧率低。以猪油制备的固体酒精较为坚硬、燃烧时不易流淌，鸡油制备的固体酒精偏软，鱼油则过软、不易成形、燃烧时易流淌，然而燃烧率却是鱼油>鸡油>猪油。
③以醋酸钙制备固体酒精的方法比较简单，但制备出的固体酒精燃烧率很低，燃烧后残渣较多，而且燃烧时间很短，不适合饭店中推广使用。以油脂为原料制备固体酒精的方法步骤比较繁琐，但制备出的固体酒精凝固程度好，透明度高，燃烧后残渣少，燃烧值高，生产成本低，相比较而言，更适合推广使用。
三、研究的成果
通过本次研究，学生了解了固体酒精的市场使用情况及制备方法，并完成了固体酒精的市场调查报告和固体酒精的制备实验报告。
下面是学生完成的市场调查报告和制备固体酒精的实验设计方案。
（一）固体酒精的市场调查报告
[调查项目]
1. 餐饮业固体酒精的使用情况。
2. 市场上固体酒精的销售情况（主要调查网络销售）。
[调查地点]
1. 苏州市高新区长江路绿宝商业广场。
2. 淘宝上销售固体酒精的各商家。
[调查报告] 1. 固体酒精使用情况
在绿宝广场，同济大酒店、粗菜馆和绿宝地下美食广场中，明炉类的菜品都使用固体酒精。使用固体酒精的饭店，大多认为固体酒精使用方便，比卡式炉（燃料为小罐装煤气）要更安全。
2. 固体酒精的销售情况
固体酒精销量第一的淘宝店铺中，一箱固体酒精32.8元，每箱36个酒精块，每个酒精块重65克，月销量1400多箱。
[调查结论]
固体酒精在餐饮市场占有一定的地位，因其使用的简便和安全，广受商家欢迎。固体酒精的销量也很稳定。
（二）制备固体酒精的实验设计方案
下面是学生设计的以鸡油为原料制备固体酒精的具体实验方案。
该方案是学生在教师的指导下通过查阅资料写出的具体方案，特点是方法详尽，原料规格及用量、仪器的使用都很明确，便于学生操作。
1. 原材料
酒精（≥95%），氢氧化钠，硝酸铜，鸡油
2. 实验方法
（1）熬油
取236g鸡油，用剪刀剪成小块，放入水浴锅中，在酒精灯下加热，待油渣微焦时，停止加热，称得194.8g油脂，得率为82.5%。
（2）皂化
称取40g油脂，放入500mL大烧杯中，依次加入40mL 95%酒精溶液和70mL 40% NaOH溶液，加热约半小时，并用玻璃棒不断搅拌，并补充少量稀酒精溶液保持其体积不变。搅拌过程中，有白色蜡状固体产生，最后液面上有肥皂衣和大量肥皂泡沫。
用玻璃棒蘸数滴反应液置于试管中，加5-6mL蒸馏水，加热振荡，静置若有油脂分出，说明皂化不完全，可加碱至皂化完全。
（3）盐析
将20mL蒸馏水慢慢加入完全皂化后的溶液中，再加入450mL热饱和食盐水，边加边搅拌，得白色乳状液，静置一段时间后，白色肥皂上浮，倒掉下层溶液。
（4）酸化
取所得肥皂的二分之一置于250mL烧杯中，加足量酸，小火加热并搅拌，有白色固体状油层上浮，继续加热搅拌，白色固体状油层变为无色液状油层（整个加热搅拌过程约20分钟），将液体倒入分液漏斗中，分出油层（油层为高级脂肪酸），倒入三颈瓶。
（5）制固体酒精
在三颈瓶中加入106 mL 95%酒精，水浴加热至60-76℃，使脂肪酸溶液变成均匀透明的溶液，打开搅拌器，于微沸情况下慢慢滴加10 mL NaOH酒精溶液（浓度为1g/mL，用NaOH固体和95%的酒精溶液配制），滴加约15分钟，滴完后，加入0.5g硝酸铜，继续搅拌加热，直至溶液变为蓝色，将溶液倒入烧杯，搅拌至有絮状物出现，停止加热，放置冷却，得淡蓝色凝胶状固体。
在本次研究性学习中，学生亲身体验了市场调查、资料查找、实验方案设计、固体酒精的制备一系列探究过程，整个学习过程，在激增学生学习化学、探求新知的激情和兴趣，培养学生的交际能力、合作精神、科学探究能力等方面，都收到了良好的效果。但是在取得成果的同时也存在一系列的问题，例如评价方式的选择、研究性学习方法的选择、中学阶段应试学习与研究性学习的课时冲突等问题，还急需一线教师进一步的尝试、探讨。
参考资料
[1] 钱晓春. 固体酒精的合成工艺研究[J]. 化学世界，1992，33（7）：325-328
关键词：研究性学习；固体酒精；调查
文章编号：1008-0546（2014）05-0064-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.024
研究性学习已成为中学教学中一个重要的环节，它有利于培养学生自主学习的能力，有助于提高学生的学习兴趣，目前被许多学校纳入正常的教学环节中。化学知识与日常生活联系非常紧密，因此化学学科是研究性学习比较容易渗透的一门学科。同时，在化学教学中，研究性学习也是学习化学知识、培养化学兴趣的一种较好的方法，研究性学习与化学学习是相辅相成的。本文以“固体酒精的制作”为例进行研究性学习的探讨。
一、问题的提出
在学习了相关的有机物知识后，有学生提出，在饭店用餐时发现明炉大多使用固体酒精作为燃料，比较好奇固体酒精是如何制得的，还对“酒店为何偏爱使用固体酒精作为燃料”存在疑问，根据学生们对固体酒精的兴趣及疑惑，我们开展了关于固体酒精的研究性学习，希望通过这一研究性学习使学生对固体酒精有更多了解，帮助他们解惑，并培养学生观察、分析、归纳、合作、交流等能力。
二、问题的研究
1.提出主课题“固体酒精的市场使用情况及制作”。
2. 第一阶段：将全班48位同学分成两大组，一组学生查阅资料获取制备固体酒精的方法，一组学生进行内容为“固体酒精的市场使用情况”的社会调查。
3. 第二阶段：指导学生对收集的资料进行筛选、整理和归纳。
同学们通过网络查找、图书查阅、社会调查等方式，收集到很多关于固体酒精的资料。在老师的帮助下，同学们将相关资料进行分析、整理，一组学生完成“固体酒精的市场调查报告”，另一组学生筛选出两种制备固体酒精的实验备选方案。
（1）方案一：
[原料与配方]
工业酒精100mL，硬脂酸7g，氢氧化钠2g。
[制作方法]
将100mL工业酒精分成两份，分别加入7g硬脂酸和2g氢氧化钠。加入氢氧化钠的酒精溶液需不断搅拌，直到氢氧化钠全部溶解，然后将两份溶液混合，这时有部分酒精凝固，在水浴中加热并连续搅拌，直至全部溶解，然后灌装到模具中，待冷却后形成半透明固体，密封包装。
（2）方案二：
[实验用品]
药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、蒸发皿、火柴。
酒精（质量分数95%以上）、醋酸钙、蒸馏水。
[实验步骤]
①在烧杯中加入20 mL蒸馏水，再加入适量醋酸钙，制备醋酸钙饱和溶液。
②在大烧杯中加入80 mL酒精，再慢慢加入15 mL饱和醋酸钙溶液，用玻璃棒不断搅拌，烧杯中的物质开始时出现浑浊，继而变稠并不再流动，最后成为凝胶状。
③取出胶冻，捏成球状，放在蒸发皿中点燃。胶冻立即着火，并发出蓝色火焰。
4. 第三阶段：学生分组进行固体酒精的制作，并完成实验报告。
确定方案后，考虑到方案一中用于制备硬脂酸的油脂不同可能会影响固体酒精成品的物理性状，因此硬脂酸分别使用猪油、鸡油和鱼油来制备。
重新将全班48位同学分成4个小组制备固体酒精：
①以醋酸钙为原料
②以猪油制备的硬脂酸为原料
③以鸡油制备的硬脂酸为原料
④以鱼油制备的硬脂酸为原料
进行分组时，在学生自愿结合的前提下，尽量考虑到每组学生在思维、行动能力等各方面的平衡。
5. 第四阶段：根据学生制得的固体酒精的特点进行进一步讨论。
（1）将4个小组制备的固体酒精进行比较，讨论以下问题。
①观察制备出的固体酒精的颜色，思考如何获得不同颜色的固体酒精。
②比较最终制备的4种固体酒精成品的外观、燃烧率等。
③分析4种制备固体酒精的方法的难易程度，讨论“哪种方法制备的固体酒精更经济实用”。
（2）分析及结论
①在制作过程中通过添加不同金属离子的化合物可以变换出不同的颜色，使固体酒精的色彩更加丰富。例如添加硫酸铜可以得到蓝色的固体酒精。
②以醋酸钙制备的固体酒精燃烧后残渣较多，燃烧率低。以猪油制备的固体酒精较为坚硬、燃烧时不易流淌，鸡油制备的固体酒精偏软，鱼油则过软、不易成形、燃烧时易流淌，然而燃烧率却是鱼油>鸡油>猪油。
③以醋酸钙制备固体酒精的方法比较简单，但制备出的固体酒精燃烧率很低，燃烧后残渣较多，而且燃烧时间很短，不适合饭店中推广使用。以油脂为原料制备固体酒精的方法步骤比较繁琐，但制备出的固体酒精凝固程度好，透明度高，燃烧后残渣少，燃烧值高，生产成本低，相比较而言，更适合推广使用。
三、研究的成果
通过本次研究，学生了解了固体酒精的市场使用情况及制备方法，并完成了固体酒精的市场调查报告和固体酒精的制备实验报告。
下面是学生完成的市场调查报告和制备固体酒精的实验设计方案。
（一）固体酒精的市场调查报告
[调查项目]
1. 餐饮业固体酒精的使用情况。
2. 市场上固体酒精的销售情况（主要调查网络销售）。
[调查地点]
1. 苏州市高新区长江路绿宝商业广场。
2. 淘宝上销售固体酒精的各商家。
[调查报告] 1. 固体酒精使用情况
在绿宝广场，同济大酒店、粗菜馆和绿宝地下美食广场中，明炉类的菜品都使用固体酒精。使用固体酒精的饭店，大多认为固体酒精使用方便，比卡式炉（燃料为小罐装煤气）要更安全。
2. 固体酒精的销售情况
固体酒精销量第一的淘宝店铺中，一箱固体酒精32.8元，每箱36个酒精块，每个酒精块重65克，月销量1400多箱。
[调查结论]
固体酒精在餐饮市场占有一定的地位，因其使用的简便和安全，广受商家欢迎。固体酒精的销量也很稳定。
（二）制备固体酒精的实验设计方案
下面是学生设计的以鸡油为原料制备固体酒精的具体实验方案。
该方案是学生在教师的指导下通过查阅资料写出的具体方案，特点是方法详尽，原料规格及用量、仪器的使用都很明确，便于学生操作。
1. 原材料
酒精（≥95%），氢氧化钠，硝酸铜，鸡油
2. 实验方法
（1）熬油
取236g鸡油，用剪刀剪成小块，放入水浴锅中，在酒精灯下加热，待油渣微焦时，停止加热，称得194.8g油脂，得率为82.5%。
（2）皂化
称取40g油脂，放入500mL大烧杯中，依次加入40mL 95%酒精溶液和70mL 40% NaOH溶液，加热约半小时，并用玻璃棒不断搅拌，并补充少量稀酒精溶液保持其体积不变。搅拌过程中，有白色蜡状固体产生，最后液面上有肥皂衣和大量肥皂泡沫。
用玻璃棒蘸数滴反应液置于试管中，加5-6mL蒸馏水，加热振荡，静置若有油脂分出，说明皂化不完全，可加碱至皂化完全。
（3）盐析
将20mL蒸馏水慢慢加入完全皂化后的溶液中，再加入450mL热饱和食盐水，边加边搅拌，得白色乳状液，静置一段时间后，白色肥皂上浮，倒掉下层溶液。
（4）酸化
取所得肥皂的二分之一置于250mL烧杯中，加足量酸，小火加热并搅拌，有白色固体状油层上浮，继续加热搅拌，白色固体状油层变为无色液状油层（整个加热搅拌过程约20分钟），将液体倒入分液漏斗中，分出油层（油层为高级脂肪酸），倒入三颈瓶。
（5）制固体酒精
在三颈瓶中加入106 mL 95%酒精，水浴加热至60-76℃，使脂肪酸溶液变成均匀透明的溶液，打开搅拌器，于微沸情况下慢慢滴加10 mL NaOH酒精溶液（浓度为1g/mL，用NaOH固体和95%的酒精溶液配制），滴加约15分钟，滴完后，加入0.5g硝酸铜，继续搅拌加热，直至溶液变为蓝色，将溶液倒入烧杯，搅拌至有絮状物出现，停止加热，放置冷却，得淡蓝色凝胶状固体。
在本次研究性学习中，学生亲身体验了市场调查、资料查找、实验方案设计、固体酒精的制备一系列探究过程，整个学习过程，在激增学生学习化学、探求新知的激情和兴趣，培养学生的交际能力、合作精神、科学探究能力等方面，都收到了良好的效果。但是在取得成果的同时也存在一系列的问题，例如评价方式的选择、研究性学习方法的选择、中学阶段应试学习与研究性学习的课时冲突等问题，还急需一线教师进一步的尝试、探讨。
参考资料
[1] 钱晓春. 固体酒精的合成工艺研究[J]. 化学世界，1992，33（7）：325-328