化学实验的四个“异常”现象及问题成因分析

钟子敏

【关键词】化学实验 异常现象 成因分析

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2013）08B-0065-02

化学是一门以实验为基础的自然学科。人教版初中化学教材（下同）中的许多实验不仅能很好地让学生掌握基本的实验操作技能，而且通过实验能很好地说明一些概念、原理，体现反应的规律，能极大地激发学生的兴趣，增强学生的动手能力。实验中学生如实记录实验现象是不可缺少的一个重要环节，对于在实验中出现的“异常”现象，我们不能忽略而不加以探究。下面笔者列举学生或老师在实验中常遇到的“异常”现象，并对这些“异常”现象及问题产生的原因进行分析，提出自己的看法或建议。

现象一：对硫酸铜与氢氧化钠反应产物加热至沸，沉淀不会变黑。

[成因分析]向2ml氢氧化钠溶液滴几滴硫酸铜溶液，此时有三种情况：①氢氧化钠溶液过量；②氢氧化钠与硫酸铜恰好完全反应；③硫酸铜过量。

若氢氧化钠过量，可得产物为蓝色絮状的氢氧化铜沉淀，加热后成黑色的氧化铜沉淀；若氢氧化钠恰好与硫酸铜完全反应，可得产物为蓝色絮状沉淀，久置后上层清液无色，即生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，加热后生成黑色氧化铜沉淀；若硫酸铜过量，则会发生反应：4CuSO4+6NaOH

=Cu4（OH）6SO4↓+3Na2SO4，该反应生成的是溶解度极小的绿色的碱式硫酸铜，该碱式硫酸铜也可写成CuSO4·3Cu（OH）2，对碱式硫酸铜加热煮沸是没有任何变化的，所以对沉淀加热至沸时沉淀不会变黑。

因此，正确的做法是将稀的硫酸铜溶液滴加到稍过量的稀氢氧化钠溶液中，只要注意溶液的溶质质量分数和滴加的量，就可看到预料中的现象了。

现象二：硫酸铜与碳酸钠混合后有蓝色沉淀生成，该沉淀是碳酸铜吗？

[成因分析]实际上，碳酸铜在水中是不存在的，目前尚未制出纯净的碳酸铜。原因是：碳酸钠和硫酸铜溶液接触后进行了双水解。碳酸钠是强碱弱酸盐，硫酸铜是强酸弱碱盐。碳酸钠溶液里是碳酸根水解，产生的是OH-和HCO3-，而硫酸铜溶液，是Cu2+水解，产生H+和氢氧化铜胶体，两溶液混合，则由于发生的中和作用，使溶液中的[CO3][2-]和Cu2+的水解程度得到大大提高，这样氢氧化铜就聚集成沉淀，而HCO3-与H+结合成H2CO3，再分解成CO2气体，所以生成沉淀的同时也有气泡产生。总的方程式为：2CuSO4+2Na2CO3+

H2O=Cu2（OH）2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑，所以在溶液中，不存在碳酸铜，而是以氢氧化铜为主，以及少量的碱式碳酸铜的形式存在。

由于这里涉及水解的知识，对于初中学生来说，不宜进行深入拓展。因此，笔者建议：在解释此类现象时宜采取个别提问、个别解释的做法。

现象三：往氢氧化钠溶液滴入酚酞溶液变成红色后，一会儿，红色变浅甚至消失。

[成因分析]要弄明白产生这种异常现象的原因，我们先得从酚酞指示剂的变色原理说起。酚酞是一种弱有机酸，它的变色范围是pH为8.0～10.0，酚酞的结构在pH>8及pH<8的环境下会发生改变。在酸性溶液中，H+浓度较高时，形成无色分子，随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大，酚酞结构发生改变，并进一步电离成红色离子。当pH为8.0～10.0时呈现红色醌式或醌式酸盐，但在碱性介质中很不稳定，当遇到较浓的碱液，它的结构又会转化成无色的羧酸盐式。所以当在较高浓度的氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，开始由于酚酞试剂没有马上扩散，酚酞局部浓度较高，局部显现红色；当酚酞溶液扩散后，氢氧化钠浓度偏高，酚酞溶液又变为无色。

因此，做氢氧化钠溶液使酚酞显色实验时，要用稀的氢氧化钠溶液，溶质质量分数不超过24%。

现象四：紫色石蕊溶液遇到氢氧化钠等碱性溶液变蓝色，但该现象很不明显。

[成因分析]石蕊的主要成分为石蕊精（又名石蕊素）和红石蕊精的碱金属化合物，还有生物碱、红粉苔酸、苔红素等，再从地衣中得到蓝色着色剂。由于石蕊试剂中红色素杂质的干扰，使颜色偏紫，现象不明显。

做法是这样的：取1g石蕊颗粒，研碎转移至100mL烧杯内，加入50mL95%的乙醇溶液，边加热边搅拌，刚沸腾时停止加热，趁热过滤得到滤渣，这样乙醇溶解了部分杂质，进而消除部分干扰。取该滤渣于烧杯中，加入100mL水搅拌过滤，所得滤液为蓝紫色，用pH试纸测得pH=9（说明市售石蕊中含有碱性杂质，干扰了石蕊的变色反应），这时取0.2g无水乙酸于烧杯中，加入50mL水配成稀乙酸，向该pH为9的滤液滴加稀乙酸，边滴边搅拌，调至pH=6时即可。用这些调成弱酸性的石蕊溶液滴到稀HCl中，呈明显红色，滴到水中显紫色，滴到稀NaOH溶液中呈明显蓝色，从试管口俯视现象更明显。

因此，在教学中，笔者建议：先把市售的石蕊经上述处理，然后再做实验，就不会有异常现象发生了。

现象五：把鲜鸡蛋放入足量稀盐酸中不会出现自动沉浮的现象。

这是九年级化学下册第78页中的一道习题。在教学参考书中的答案是说“鸡蛋能上下移动，自动沉浮”。但经过我和学生做该实验后，得出了与课本不同的现象和结论。我们的理由是：蛋壳中除了碳酸钙之外还有蛋白质纤维和粘多糖类。这些物质形成的胶状物把产生的CO2“包裹”起来，使CO2不能轻易地脱离蛋壳。这时需要用药匙把表面的气泡刮掉，浮在液面上的鸡蛋才会下沉，所以鸡蛋放在一定浓度的稀盐酸中并不会“主动”下沉。根据我们的实验结果，所用的盐酸的溶质质量分数在1%～2%之间比较合适。而且要人为地刮掉蛋壳表面的气泡，鸡蛋才会下沉。

由于习题描述的现象与事实有出入，因此在教学中，笔者建议这道题以家庭小实验的形式来进行（在家里完成下列实验）：将一个洗干净的鸡蛋完整地放入玻璃杯中，再向杯中倒入食醋，使液面高于鸡蛋约1cm。

（1）30秒后观察，鸡蛋表面聚集了很多小气泡，并不断增多、变大，小气泡中的气体是 ，发生反应的化学方程式为 。

（2）大约4分钟后，可观察到鸡蛋自动上浮，浮出水面后部分气泡消失，轻轻刮掉附在蛋壳表面的气泡，鸡蛋随即下沉。在讨论鸡蛋为什么上浮时，三名学生分别说出了以下三个原因，其中符合科学道理的是 。

甲：生成的气体聚集在鸡蛋的表面，增大了排开液体的体积。

乙：蛋壳发生了化学反应，使鸡蛋的质量减轻。

丙：醋酸发生了化学反应，使溶液的密度减小。

笔者对上述几个“异常”现象及问题进行了成因分析并提出做法建议，也许是班门弄斧了，但无论是以偏概全，还是以俗掩精，如果能对老师们有所帮助或起到抛砖引玉的作用，也算是为化学教学略尽微薄之力吧。

（责编 林 剑）