高中化学中几个典型性演示实验的研究及改进

潘登

摘 要：人教版教材《化学必修1》蔗糖与浓硫酸的反应是高中化学教材中代表性演示实验。该实验的明显缺陷是：（1）产生有害的SO2气体会对环境造成污染的同时影响师生的身体健康;（2）实验完成后大概要浪费30%的药品;（3）敞开的装置产生带有刺激性气味的气体需要长时间的通风才能恢复原貌。这个实验也引起了很多同行的重视，但做出可行性改进实验内容的并不多见。通过在实验室里反复的构思与实践，笔者对该实验进行了相关的改进。

关键词：高中化学;典型性;演示实验

一、 实验内容

（一）仪器和试剂

烧杯（100mL），玻璃棒，具支试管（普通常规），胶头滴管，橡胶塞，98%浓硫酸，蔗糖，澄清石灰水，小漏斗，胶管。

（二）实验步骤

1. 组装好装置

在具支试管中加入蔗糖固体（约3.5g），在烧杯中加入适量的澄清石灰水，用带有玻璃管的橡胶管连接具支试管的支管口，将玻璃管置于澄清石灰水中。

2. 用胶头滴管向具支试管中滴加几滴水，将蔗糖润湿。

3. 快速加入浓硫酸约4mL，迅速用玻璃棒搅拌，当具支试管外壁明显感觉有灼烧感，里面的黑色混合物胀大上升时，停止玻璃棒搅拌，用橡胶塞塞住具支试管管口。

（三）实验结果

具支试管内的蔗糖颜色由白色晶体状变为灰褐色，然后渐渐变成黑色，最后形成疏松多孔的碳，可以看到澄清的石灰水变浑浊。用以上装置，实验现象明显，防止了环境的污染，热量损失减少了，试剂用量节约了。

人教版教材《化学必修1》钠和水的反应是高中化学重要的演示实验之一，这个实验是高中阶段较为有趣的实验，通过这个实验调动了学生学习化学的积极性。在教学过程中，存在以下不足：（1）钠块直接暴露在空气中，在与水的反应过程中反应剧烈，而且容易引起液体飞溅，存在安全隐患;（2）生成物NaOH会使酚酞变红，只能验证一种产物NaOH，而另一种产物H2，须由元素守恒和得失电子守恒来确定，实验结论缺乏说服力。改进措施如下：

二、 实验内容

1. 用品：肥皂液，黄豆粒大小钠块，酚酞指示剂，蒸馏水。

2. 仪器：带夹子的铁架台，具支试管一支，气球1个，带橡胶管的导管，表面皿一个。

3. 实验步骤及结果：（1）在具支试管中加入蒸馏水至体积的三分之一，然后滴入几滴酚酞指示剂，将带橡胶管的玻璃导管与具支试管侧管相连，用镊子从煤油中取出钠块并用小刀切取黄豆粒大小的金属钠，用滤纸吸干表面的煤油放入气球中，将气球的开口套在具支试管口（正口），蒸发皿中加入肥皂液;（2）将装在气球中的钠块缓慢抖入水中，可以看到钠块熔化成闪亮的小球浮在水面上，四处游动，发出嘶嘶响声，烧杯中滴有酚酞的溶液变为红色;（3）当钠与水反应产生的氢气排出试管中的空气时，将导管置于肥皂液中，蒸发皿中的肥皂液随即产生了大量的肥皂泡，而且气泡逸出很快，用打火机点燃气泡，有尖锐的爆鸣声;（4）现象结果分析：熔化的钠块浮在水面上说明钠块密度小于水的密度，钠块与水反应放出热量，加酚酞溶液变蓝是因为有碱生成。

改进后的实验将发生装置与检验装置有机地结合起来，既观察到了钠遇水反应的所有现象又对原有实验中没有成功的检验部分做了验证和补充;改进后的实验过程操作简易、安全可靠，在试验中，用气球是亮点，巧妙化简了用镊子将钠放入水的操作，而且隔绝了反应物和外界的直接接触，避免了氢气和氧气混合爆炸的可能性，防止了反应剧烈而使液体飞溅引起的事故。

人教版教材《化学必修1》关于氯气性质的演示实验目的是让学生明白使有色布条褪色的物质是次氯酸而不是氯气，而含有水的氯气因含有次氯酸而使有色布条褪色，即具有漂白作用的物质是次氯酸而非氯气。该演示实验存在以下不足：（1）实验时氯气需要现用现配制。在一节课的时间内耗时较长，影响正常的教学任务。（2）氯气是有毒气体，制备过程中难免逸出对环境造成污染，该实验课堂演示的可行性较差。

三、 实验内容

（一）改进原理

氯气在水中的溶解度较小，1体积水大约溶解2体积的氯气，而氯气极易溶于苯或四氯化碳等非极性分子形成的溶剂中，所以可以将氯气溶于苯或四氯化碳中進行性质实验。

（二）实验用品

新制氯水、四氯化碳、试管、玻璃管、红布条。

（三）实验步骤

1. 在做性质实验之前在实验室制备数瓶氯水备用。2. 取两支试管分别加入新制氯水少许，向其中一支试管中加入3-4mL四氯化碳，充分振荡后静置，可以看到溶液分液，四氯化碳层呈黄绿色，然后取下层四氯化碳液。3. 将一红布条系在玻璃棒上，伸入盛有氯水的试管中，然后观察现象;将另一系有红布条的玻璃棒按同样操作伸入另一试管的液面下，观察现象。

实验现象和结论：1. 系有红布条的玻璃棒伸入氯水中后，布条红色褪去，说明氯气含有水分时可以使有色物质褪色。2. 系有红布条的玻璃棒伸入四氯化碳萃取的氯气的试管中，红布条颜色并没有颜色变化，说明无水存在时，干燥的氯气不能使有色物质褪色。

改进后的演示实验提前制备了氯气，减少了对环境的污染，通过实验对比能够清晰地观察到实验现象，说服力强，整个实验耗时较少，操作起来容易，有利于培养学生的科学素养，提高学生的观察能力和思维能力。

人教版教材《化学必修1》中铜与浓硫酸反应的演示实验是将一根铜丝穿过胶塞，并使下端呈螺旋状，加热浓硫酸的同时通过抽拉铜丝控制反应的发生和终止。该实验虽然能达到学生探究铜与浓硫酸反应的目的，但存在以下几个问题：（1）铜丝在与浓硫酸反应的过程中由于铜丝过细，接触面积较小而导致反应进行相当缓慢;（2）铜丝在胶塞中抽拉并不是很顺畅，如果塞孔过大会有气体从塞孔逸出，如果塞孔太小抽拉受阻会导致仪器受损;（3）实验过程中会有品红溶液倒吸引起安全隐患;（4）生成的SO2气体有毒，没有尾气吸收装置。实际上这个实验稍稍做以改动就会避免上述不足，改进措施如下：