探究“蓝瓶子”实验最佳的课堂演示反应条件

许文皓+罗明标

摘要：文章通过探究蓝瓶子实验用于课堂演示的最佳条件，以提升化学课堂演示实验的效果，为学生创造更多的化学实验体验和拓展机会，来培养学生独立思考、分析问题与解决问题的能力及创新精神。

关键词：蓝瓶子实验；演示实验；最佳条件

文章编号：1008-0546（2016）10-0084-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.030

化学是一门以实验为基础的自然科学，因此不论哪个时代，实验永远是中学化学教学的基础，是化学教育研究的重要内容[1]。在深化教育改革的背景下，人教版及苏教版高中化学教材“实验化学”中都引入了蓝瓶子实验，旨在提升学生学习化学兴趣的基础上，引导学生通过蓝瓶子实验理解振荡反应，通过实验的趣味性来激发学生的探究欲望。引导学生探究影响化学实验条件以及控制化学实验反应方法，提升学生的创新能力、动手能力，所以“实验化学”选修课程，非常受学生的青睐，许多高中化学老师都会在课堂上做很多演示实验以提升学生学习化学的兴趣，同时也能让学生对实验的原理和实验所体现的科学思想方法有更加深入的了解[2]。蓝瓶子实验的实验过程中，有明显的化学变化现象，操作简单并且易于学生观察，化学教师可以通过实验中溶液颜色的变化，来提升化学的趣味性。

蓝瓶子实验中所用的亚甲蓝是一种氧化还原剂，易溶于水和乙醇。在碱性的环境下，往蓝色的亚甲蓝溶液中滴加还原剂葡萄糖，会发现蓝色的亚甲蓝溶液被还原成无色的亚甲白溶液[3]。振荡混合液使之融入空气，氧气将亚甲白氧化为亚甲蓝，使得液体又呈现蓝色。实验过程中溶液颜色交替出现蓝色—无色—蓝色—无色……的现象，其中由蓝色出现变为无色所需要的时间我们称之为振荡周期[4，5]，变色时间的长短受反应条件的影响。由于是一个课堂演示实验，反应时间太长或者过短都不利于课堂教学，所以选择适宜的反应时间是做这堂演示课的关键。本实验着重考察反应温度、NaOH浓度、振荡程度、振荡时间对反应时间的影响。

一、实验用品、实验仪器及实验装置

1. 实验用品

葡萄糖固体，NaOH固体，亚甲蓝溶液（浓度为0.2%（w/V），溶剂为蒸馏水），烧杯，锥形瓶，试管，酒精灯，恒温培养振荡器（如图1）等。

2. 实验装置

实验装置如图2所示

二、演示实验反应条件探究

1. 探究反应温度对变色时间的影响

（1）在烧杯中依次加入3gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒不断搅拌，待固体完全溶解后，将混合液倒入200mL的锥形瓶中，然后向锥形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亚甲蓝溶液，将锥形瓶放入恒温培养振荡器（温度为常温、振荡程度为 300r/min）中进行振荡，溶液呈现均匀的蓝色如图3，塞上瓶塞，静置，混合液由蓝色变为无色，如图。

（2）取锥形瓶中的混合液体，分别倒入8支50mL的试管中，倒入的体积均为15mL，然后塞上带有玻璃导管和温度计的橡皮塞，关闭玻璃导管的阀门。将试管放入恒温培养振荡器中静置，调节恒温振荡器的温度分别为5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，等试管内液体的温度到所需要的温度时，取出，打开玻璃导管的阀门，放入相应温度的恒温培养振荡器（振荡程度为 300r/min）中振荡60"，关闭阀门，停止振荡，观察，记录褪色时间，实验结果如表1所示。

（3）从锥形瓶中另取部分液体分别倒入4支50mL的试管中，倒入的体积均为15mL，然后塞上带有温度计和玻璃导管的橡皮塞，关闭玻璃导管的阀门。将试管放入恒温培养振荡器中静置，调节恒温振荡器的温度分别为26℃、27℃、28℃、29℃，待试管内的混合液温度达到规定温度时，取出，打开玻璃导管的阀门，放入相应温度的恒温培养振荡器（振荡程度为 300r/min）中振荡60"，关闭阀门，停止振荡，观察，记录褪色时间，实验结果如表2所示。

由表1和表2可以看出，在NaOH浓度、振荡程度、振荡时间一定时，反应温度越高，反应速率加快，褪色时间减短，但是当温度达到40℃时溶液变为棕黄色，不能用于阐明实验现象。考虑到课堂时间的有限性，又要保证学生有足够的观察时间，我们取26℃为最佳反应温度。

2. 探究NaOH浓度对变色时间的影响

（1）取7个洁净的烧杯，向每个烧杯中分别加入0.75g、1.5g、2.25g、3.0g、3.75g、4.5g、5.25gNaOH，往烧杯中分别加入150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒搅拌均匀，等固体完全溶解后，分别倒入200mL 的锥形瓶中，然后向锥形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/v）亚甲蓝溶液。将锥形瓶放入恒温培养振荡器（温度为常温、振荡程度为 300r/min）中进行振荡，溶液呈现均匀的蓝色，塞上瓶塞，静置，混合液由蓝色变为无色。

（2） 将7个锥形瓶中的部分液体分别倒入7支50mL的试管中，倒入的体积均为15mL，然后塞上带有温度计和玻璃导管的橡皮塞，关闭玻璃导管的阀门。将试管放入恒温培养振荡器中静置，调节恒温振荡器的温度为26℃，待温度计显示为26℃时取出，打开玻璃导管的阀门，放入恒温培养振荡器（26℃、振荡程度为 300r/min）中振荡60"，关闭阀门，停止振荡，观察，记录褪色时间，实验结果如表3所示。

由表3可以看出当温度为26℃，振荡程度为300r/min，振荡时间60”的情况下，随着NaOH浓度的增加，反应速率增大，褪色时间减小，但是当NaOH浓度为3.38%（w/V）时溶液变为棕黄色，不能用于阐明实验现象。考虑到课堂时间的有限性，又要保证学生有足够的观察时间，我们取NaOH浓度 （w/V）为1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中）为最佳反应条件。

3. 探究振荡程度对变色时间的影响

（1）在烧杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不断搅拌，待固体完全溶解后，将混合液倒入200mL的锥形瓶中，然后向锥形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亚甲蓝溶液。将锥形瓶放入恒温培养振荡器（温度为常温、振荡程度为 300r/min）中进行振荡，溶液呈现均匀的蓝色，塞上瓶塞，静置，混合液由蓝色变为无色。

（2）取锥形瓶中的部分液体分别倒入7支50mL的试管中，倒入的体积均为15mL，然后塞上带有温度计和玻璃导管的橡皮塞，关闭玻璃导管的阀门。将试管放入恒温培养振荡器中静置，调节恒温振荡器的温度为26℃，待温度计显示为26℃时取出，打开玻璃导管的阀门，放入振荡程度分别为150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min的恒温培养振荡器（温度为26℃）中振荡60”，关闭阀门，停止振荡，观察，记录褪色时间，实验结果如表4所示。

由表4可以看出当温度为26℃，NaOH浓度（w/V）为1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振荡时间60"的情况下，随着振荡程度的增加，反应速率减小，褪色时间增大。考虑到课堂时间的有限性，又要保证学生有足够的观察时间，我们取振荡程度300r/min为最佳反应条件。

4. 探究振荡时间对变色时间的影响

（1）在烧杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不断搅拌，待固体完全溶解后，将混合液倒入200mL的锥形瓶中，然后向锥形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亚甲蓝溶液。将锥形瓶放入恒温培养振荡器（温度为常温、振荡程度为 300r/min）进行振荡，溶液呈现均匀的蓝色，塞上瓶塞，静置，混合液由蓝色变为无色。

（2）取锥形瓶中的部分液体分别倒入5支50mL的试管中，倒入的体积均为15mL，然后塞上带有温度计和玻璃导管的橡皮塞，关闭玻璃导管的阀门。将试管放入恒温培养振荡器中静置，调节恒温振荡器的温度为26℃，待温度计显示为26℃时，取出，打开玻璃导管的阀门，放入振荡程度为300r/min的恒温培养振荡器（温度为26℃）中分别振荡为20"，40"，60"，80"，100"后停止振荡，关闭阀门，观察，记录褪色时间，实验结果如表5所示。

由表5可以看出，当温度为26℃，NaOH浓度（w/V）为1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振荡程度为300r/min的情况下，随着振荡时间的增加，反应速率减小，褪色时间增大。考虑到课堂时间的有限性，又要保证学生有足够的观察时间，我们取振荡时间40"为最佳反应条件。

三、 结论

（1）在碱性条件下，经振荡后的亚甲蓝和葡萄糖混合液，静置后均会褪色。NaOH浓度，反应温度，振荡程度，振荡时间均会影响褪色时间，由实验也可以看出，当反应温度和NaOH浓度达到一定的程度时混合液会变为棕黄色，不能再用于阐明反应现象。

（2）本实验是为探究教师在课堂上的演示实验条件，因为课堂教学时间有限和学生需要足够的观察时间，所以要求演示时间不能过长也不能过短。教师应将上述探究实验过程以微课的形式来让学生观察，通过对各种实验过程的观察以及相应数据分析，引导学生思考化学反应所需要的条件，以及决定化学反应能否成功的条件和控制化学反应的方法，让学生对实验进行拓展，引导学生养成自主思考问题、分析问题、解决问题的能力和创新精神。

（3）经过和学生一起探讨总结出此次实验的探究结果，得到最佳的演示条件为用1.96%（w/V）NaOH溶液，反应温度为26℃，振荡程度为300r/min，振荡时间为40"。

（4）课堂演示蓝瓶子实验过程中，教师应让学生一起思考讨论来得出相应的实验装置，以及实验步骤，最终教师和学生一起来完成课堂教学的演示实验，振荡过程在恒温培养振荡器中完成，观察溶液褪色变化时应用水浴加热装置。

参考文献

[1] 文林，欧阳津. 基于问题解决原型建构的高中化学实验教学初探[J]. 化学教育， 2012（11）：21～24

[2] 赵云岺，欧阳津，刘正平，范楼珍，蒋福宾. 化学实验竞赛在实验教学和人才培养中的作用 [J]. 化学教育， 2012（3）：64～68

[3] 熊言林，王闯. 蓝瓶子实验最佳反应条件的探究[J]. 实验与创新思维， 2010（10）：16-18

[4] 人民教育出版社化学室. 全日制普通高级中学教科书实验化学（选修6）[M]. 北京：人民教育出版社， 2007：5-6

[5] 熊言林. 一个激趣启思的化学实验设计-亚甲基蓝反复变色的实验[J]. 化学教育， 2005（2）：37-38