“浓硫酸脱水性”实验的微型实验改进

李凤英

【摘要】浓硫酸的脱水性是中学化学中“硫酸”性质的重要内容，“黑面包”实验是这一性质的经典验证，该实验在现行人教版教材必修1第101页。针对当前传统实验方案中存在的问题：在敞口容器中进行，浓硫酸与蔗糖反应过程中生成的大量有毒气体直接排放到空气中，造成了环境污染，不宜开展学生实验。 并且本实验让学生观察到浓硫酸能使蔗糖碳化，并且产生的气体能使反应物膨松成“黑面包”，而未让学生明白气体的成分。为解决这两个问题，本人设计了一套浓硫酸脱水性质实验的改进装置。

【关键词】浓硫酸 脱水性 实验改进

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0072-02

设计背景：现行人教版教材必修1第101页蔗糖与浓硫酸的反应（如下图）

黑面包实验是高中化学常见实验，教材中实验设计为 ：在200毫升的烧杯中放入20克蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀，然后再加入15毫升溶质的质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌，观察实验现象。这是一个非常有趣的实验。课本上对现象的描述：可以看到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成一种海绵状的炭。虽然方法简单，现象明显， 能很好地激发学生的学习兴趣。但因蔗糖与浓硫酸反应产生大量刺激性的二氧化硫等有毒气体，污染室内环境， 危害师生身心健康影响师生健康，不利于培养学生的环保意识，对激发学生的学习兴趣有一定的负面效应。

该教材实验设计，主要有如下三点不足之处：

（1）用到的药品中，蔗糖20g、浓硫酸15ml。一次实验使用这么多的药品，不但产生浪费，而且会产生大量的有毒气体。

（2）在敞口的烧杯中演示该实验，产生的有毒气体，严重危害人体健康，污染环境，不符合“绿色化学”的要求。

（3）在课堂上进行本实验的过程中，同学们咳嗽不止，有的同学还出现皮肤过敏现象，严重影响学生的健康，影响正常的课堂教学。

（4）并且本实验让学生观察到浓硫酸能使蔗糖碳化，并且产生的气体能使反应物膨松成“黑面包”，而未让学生明白气体的成分。

在有关《浓硫酸的脱水性实验》的演示过程中，产生的有毒气体，不但危害人体健康，而且污染环境，不符合“绿色化学”的要求。因此，我通过反复实验，成功地改进了实验装置，减少了药品用量，杜绝了有毒气体的排放，让学生了解了“绿色化学”，感受了“绿色实验”。为此，以绿色化学思想和优化化学实验教学为教学理念，采用密封装置，进行多次实验研究和教学实践。通过反复实验论证，可对实验进行了如下改进：

一、减少药品用量

将反应药品的用量——20g蔗糖、15ml浓硫酸，减少到原来的十分之一—2g蔗糖、1.5ml浓硫酸。这样，有毒气体SO2的生成量将也相应地会减少到原来的十分之一。

二、防止二氧化硫逸出

设计一个合理而又适宜的密闭反应装置，反应在具支试管中进行，进行一系列的性质验证，以保证SO2的全部吸收，即使有剩余的SO2可通过小气球收集。这时，我想，如果教师能在平时的演示实验中将“绿色化学”的理念融合到实验中，让学生亲身体会到“绿色化学”就在身边，那将会对学生产生莫大的触动，因此，可用小气球收集未反应完的尾气。

三、同时验证二氧化硫气体的性质

在验证浓硫酸脱水性的同时，该设计可在短时间内验证对二氧化硫四个主要化学性质（水溶液呈酸性、氧化性、还原性、漂白性进行全方位的验证。

浓硫酸的脱水性实验改进详情如下：

【实验目的】

改进蔗糖与浓硫酸反应的实验装置，避免二氧化硫的排放，检验气体产物，进一步验证硫酸的脱水性、吸水性和强氧化性，并探究二氧化硫的水溶液呈酸性、氧化性、还原性、漂白性等四大性质。

【实验试剂及仪器】

试剂：a.分析纯浓硫酸 b.蔗糖 c.新鲜花瓣 d.高锰酸钾溶液 e.蓝色石蕊试纸 f.硫化钠溶液

仪器：具支试管 带有金属丝的单孔橡胶塞 小气球 棉花 透明小药槽杯

【改进后的实验装置图及仪器药品名称】

【实验操作】

1.按如图组装仪器。

2.在金属丝上由下至上依次添加硫化钠溶液，悬挂浸有高锰酸钾溶液的脱脂棉、新鲜花瓣、湿润的蓝色石蕊试纸。

3.用纸槽向具支试管中加入1钥匙蔗糖（约2克），滴入5滴水，再滴入一滴管（约1.5毫升的浓硫酸）。迅速塞上带有金属丝的橡胶塞。

4.静置，观察实验现象。几秒后，可观察到烧杯中的蔗糖由白→黄→棕黄→黑，最后炭化，体积膨胀，并且膨松成疏松多孔状黑色物质，像“黑面包”一样。同时可看到硫化钠溶液慢慢变为浑浊，高锰酸钾溶液紫红色褪去，新鲜花朵颜色慢慢褪去，湿润的蓝色石蕊试纸变红等一系列现象，成功验证了产生的气体中含有二氧化硫。

【改进的意义】

1.安全环保。实验在封闭体系中进行，避免了污染物的扩散，创新后的实验方案可方便开展学生实验。

2.节约用品，操作简单。根据教材必修1第101页方案，通常取25g蔗糖和少量水于200mL烧杯中，加入10mL浓硫酸，迅速搅拌。而改进后的实验，采用具支试管，蔗糖用量为1钥匙（约2克），加入5滴水，再加入1滴管（约1.5ml）98%的浓硫酸，药品量不及原来的1/10，由此产生的污染物也大幅减少。由于药品少接触面大，无需玻璃棒搅拌即可发生反应，简化了操作步骤。

3.现象明显直观，实验用时短。透过试管可明显观察到蔗糖炭化的过程、硫化钠溶液变浑浊、高锰酸钾溶液褪色，石蕊试液变色等现象，新鲜花朵褪色等一系列现象。

4.实验连续，综合性强。该设计可在短时间内验证浓硫酸的吸水性、脱水性、强氧化性并能利用此实验验证二氧化硫四个主要化学性质（水溶液呈酸性、氧化性、还原性、漂白性）。

5.融科学性和趣味性为一体。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书——《化学2必修》

[2]高级中学课本——《化学（必修）第一册》