聚苯乙烯塑料泡沫广泛用于防震包装的填充物、一次性发泡餐盒和一些夹心的复合板材。防震包装的填充物和一次性发泡餐盒经常被人们随意丢弃,造成了“白色污染”。殊不知泡沫塑料可以受热分解制取燃油和燃气,是一种很好的资源。
1.实验用品:烧瓶、广口瓶、酒精灯、量筒、铁架台、橡皮塞、导气管、碎玻璃渣。
2.实验药品: 泡沫塑料(裂化原料) 、AlCl3 (催化剂)、 Al2O3(催化剂)、酸性KMnO4溶液(检测试剂) 、溴水(检测试剂)。
3. 实验原理:泡沫塑料的主要成分为有机高分子聚苯乙烯,属于长链烃类物质。根据石油裂化原理,选择适当温度和催化剂,可将泡沫塑料降解为分子量较小、沸点较低的液态烃(燃油) 和气态烃(燃气) 。
4.实验步骤:

(1) 将40g泡沫塑料碎块(体积相当大,加热时体积缩小几百倍,要有耐心熔化)在火焰上熔成颗粒状(要剪成小块,离火别太近,不要集中加热一个地方,尽量别让塑料泡沫变黑)。向烧瓶中加入10 g 碎玻璃渣,将所熔粒料放于玻璃渣之上。(加较多的玻璃渣既可防止溶液暴沸,又可减少残渣对容器壁的污染) ,根据情况还可加入适量Al2O3或无水AlCl3作催化剂。
(2) 按装置图安装好实验装置,A 烧瓶45°倾斜安装有利于加热时液体馏出) 。点燃三芯酒精灯,迅速加热至200 ℃以上,用B 瓶和C 瓶分别收集液态、气态裂化产物。当B 瓶中不再进入液体时,停止加热。
(3) 取出B 瓶中液体分别做与KMnO4溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。压出C 瓶中的气体做与KMnO4溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。
5. 实验现象及数据分析
取40 g 废弃泡沫塑料熔成的粒料,按图中装置进行实验。当三芯酒精灯加热至粒料熔化时,产生大量气体,待放气结束,温度继续上升,当液体升温至220 ℃时开始出油,220 ℃~300 ℃为出油高峰。
持续15 min~20 min ,出油率下降,全过程耗时35 min~40 min。
我们分别采用加Al2O3 、加无水AlCl3和不加催化剂3 种形式进行多次平行实验,反应结束后得到近似相同的实验结果:
A 烧瓶内残留少量黑色残渣,质量范围4 g~8g ;
B 瓶中为油状液体,体积范围35 mL~40 mL ,液体颜色受裂化过程温度的影响可以为橙红、橙黄或黄色,略显浑浊,有特殊气味。取少许液体滴入酸性KMnO4溶液中,紫红色消褪;滴入溴水中,溴水层褪为无色。用玻棒蘸取该油状液体,点火可剧烈燃烧,放出浓烟,说明油中含有不饱和液态烃。
C 瓶中为无色气体,体积范围320 mL~400 mL 。该气体不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,但点燃可剧烈燃烧,无黑烟。推测应为饱和气态烃 。
现取3 次典型实验数据列于下表:

想试试么?
1.实验用品:烧瓶、广口瓶、酒精灯、量筒、铁架台、橡皮塞、导气管、碎玻璃渣。
2.实验药品: 泡沫塑料(裂化原料) 、AlCl3 (催化剂)、 Al2O3(催化剂)、酸性KMnO4溶液(检测试剂) 、溴水(检测试剂)。
3. 实验原理:泡沫塑料的主要成分为有机高分子聚苯乙烯,属于长链烃类物质。根据石油裂化原理,选择适当温度和催化剂,可将泡沫塑料降解为分子量较小、沸点较低的液态烃(燃油) 和气态烃(燃气) 。
4.实验步骤:

(1) 将40g泡沫塑料碎块(体积相当大,加热时体积缩小几百倍,要有耐心熔化)在火焰上熔成颗粒状(要剪成小块,离火别太近,不要集中加热一个地方,尽量别让塑料泡沫变黑)。向烧瓶中加入10 g 碎玻璃渣,将所熔粒料放于玻璃渣之上。(加较多的玻璃渣既可防止溶液暴沸,又可减少残渣对容器壁的污染) ,根据情况还可加入适量Al2O3或无水AlCl3作催化剂。
(2) 按装置图安装好实验装置,A 烧瓶45°倾斜安装有利于加热时液体馏出) 。点燃三芯酒精灯,迅速加热至200 ℃以上,用B 瓶和C 瓶分别收集液态、气态裂化产物。当B 瓶中不再进入液体时,停止加热。
(3) 取出B 瓶中液体分别做与KMnO4溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。压出C 瓶中的气体做与KMnO4溶液、溴水的性质实验和燃烧实验。
5. 实验现象及数据分析
取40 g 废弃泡沫塑料熔成的粒料,按图中装置进行实验。当三芯酒精灯加热至粒料熔化时,产生大量气体,待放气结束,温度继续上升,当液体升温至220 ℃时开始出油,220 ℃~300 ℃为出油高峰。
持续15 min~20 min ,出油率下降,全过程耗时35 min~40 min。
我们分别采用加Al2O3 、加无水AlCl3和不加催化剂3 种形式进行多次平行实验,反应结束后得到近似相同的实验结果:
A 烧瓶内残留少量黑色残渣,质量范围4 g~8g ;
B 瓶中为油状液体,体积范围35 mL~40 mL ,液体颜色受裂化过程温度的影响可以为橙红、橙黄或黄色,略显浑浊,有特殊气味。取少许液体滴入酸性KMnO4溶液中,紫红色消褪;滴入溴水中,溴水层褪为无色。用玻棒蘸取该油状液体,点火可剧烈燃烧,放出浓烟,说明油中含有不饱和液态烃。
C 瓶中为无色气体,体积范围320 mL~400 mL 。该气体不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,但点燃可剧烈燃烧,无黑烟。推测应为饱和气态烃 。
现取3 次典型实验数据列于下表:

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