硫酸系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)

趙園園 張林

摘要：實(shí)驗(yàn)操作的簡便、藥品的易得、儀器的簡約、可視性強(qiáng)、綠色環(huán)保，歷來是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)。立足于以上幾點(diǎn)，對(duì)硫酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了系列改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：硫酸的性質(zhì);綠色化;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）03-0096-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.032

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖

根據(jù)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)對(duì)高中學(xué)生發(fā)展的具體要求，增強(qiáng)學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)和變化的興趣，具有“綠色化學(xué)”觀念和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任感。本著對(duì)這一目標(biāo)的追求，反思現(xiàn)有設(shè)計(jì)的不足，本文對(duì)硫酸系列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綠色化設(shè)計(jì)改進(jìn)，使得實(shí)驗(yàn)操作簡便、藥品易得、儀器簡約、可視性強(qiáng)，并且取得了理想的課堂教學(xué)效果，便于推廣。

二、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)

1.硫酸的酸性、難揮發(fā)性、濃硫酸的脫水性

（1）實(shí)驗(yàn)用品

儀器：表面皿、濾紙、紫色的石蕊試紙、酒精燈、鑷子。

藥品：濃硫酸、稀硫酸、蒸餾水

（2）實(shí)驗(yàn)裝置圖

（3）操作要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①將濾紙放在表面皿上。

②將藍(lán)色的石蕊試紙潤濕，放在濾紙上。

③各滴一滴濃硫酸、稀硫酸于試紙上，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。滴加稀硫酸的石蕊試紙變紅，滴加濃硫酸的石蕊試紙變黑，邊沿變紅，出現(xiàn)洞口。試紙變紅體現(xiàn)了濃、稀硫酸的酸性。試紙變黑，體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性。

④將上述濾紙上滴加稀硫酸的一邊放于酒精燈上方加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，濾紙變黑;另取一張濾紙，蒸餾水潤濕，放于酒精燈上方加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，濾紙變干燥，顏色無變化。說明在加熱的過程中，隨著水的揮發(fā)，稀硫酸變?yōu)闈饬蛩幔瑵饬蛩岬拿撍允沟脼V紙變黑，體現(xiàn)了硫酸的難揮發(fā)性。

（4）實(shí)驗(yàn)反思

①實(shí)驗(yàn)材料易得，操作簡單，現(xiàn)象明顯;藥品的用量也少，體現(xiàn)了微型化;學(xué)生的環(huán)保意識(shí)得以強(qiáng)化。適合學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。

②采用對(duì)比式的實(shí)驗(yàn)方式，濃硫酸與稀硫酸作用于紫色石蕊試紙的對(duì)比;濕潤的濾紙與浸有稀硫酸的濾紙，加熱實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，讓學(xué)生在對(duì)比過程中驗(yàn)證已有的知識(shí)，收獲新的知識(shí)。清晰直觀，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

③巧妙地將硫酸的酸性、難揮發(fā)性、濃硫酸的脫水性整合在了一起。

④在課堂教學(xué)中，通過這一系列的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識(shí)到硫酸的性質(zhì)的同時(shí)，又發(fā)現(xiàn)了新問題：洞口的出現(xiàn)，黑色的碳去哪了？學(xué)習(xí)的深度、廣度得以延伸。

2.濃硫酸與蔗糖的反應(yīng)

（1）實(shí)驗(yàn)用品

儀器：培養(yǎng)皿、25mL燒杯、250mL燒杯、玻璃棒、濾紙。

藥品：蔗糖、蒸餾水、濃硫酸、酚酞試液、氫氧化鈉溶液、品紅溶液。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖2）

（3）操作要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①將氫氧化鈉溶液加入培養(yǎng)皿中至1/3處，滴加幾滴酚酞試液，溶液呈紅色。

②取一小截濾紙，品紅潤濕，貼在250mL燒杯的底部。

③25mL燒杯中加入3g蔗糖，加入一滴管蒸餾水約0.6mL，再加入3mL濃硫酸，攪拌，蔗糖變黑。

④將小燒杯放入裝有氫氧化鈉溶液的培養(yǎng)皿中，將250mL燒杯覆蓋在小燒杯上方，下端與溶有酚酞的氫氧化鈉溶液的液面接觸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。小燒杯中黑色固體膨脹，大燒杯里充滿白霧，后逐漸消失，大燒杯壁出現(xiàn)大量液珠，下端溶有酚酞的氫氧化鈉溶液顏色變淺，浸有品紅溶液的濾紙褪色。

（4）實(shí)驗(yàn)反思

①藥品用量少，反應(yīng)速度快，20秒左右即可看到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，符合實(shí)驗(yàn)微型化原則。

②封閉式設(shè)計(jì)，避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。

③將對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的檢驗(yàn)融合于實(shí)驗(yàn)中，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的一體化。

3.濃硫酸與金屬銅的反應(yīng)

（1）實(shí)驗(yàn)用品

儀器：具支試管、氣球、棉線、橡皮塞、濾紙、試管夾、酒精燈。

藥品：濃硫酸、銅絲、品紅溶液。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置圖（圖3）

（3）操作要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①將氣球用棉線綁在具支試管的支管口，塞上粘有濾紙的橡皮塞，檢查氣密性。

②將銅絲下端卷成螺旋狀，插在橡皮塞上。

③品紅溶液浸濕濾紙，向具支試管中加入1mL的濃硫酸，塞上橡皮塞，銅絲與濃硫酸接觸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。沒有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

④加熱試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。氣球變大，溶液變?yōu)樗{(lán)色，瓶口浸有品紅溶液的濾紙褪色。

⑤抽出銅絲，停止加熱。

（4）實(shí)驗(yàn)反思

①全封閉設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。

②儀器易得，組裝簡單，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生操作。

③將銅與濃硫酸的反應(yīng)，產(chǎn)物的檢驗(yàn)融合在一套裝置中，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的一體化。