濃硫酸脫水實驗的改進

[關鍵詞]濃硫酸 蔗糖 脫水反應

人教版全日制普通高級中學教科書第一冊第六章“硫酸脫水反應”的實驗是先將200 ml燒杯中加入20 g蔗糖，加幾滴水攪拌均勻，然后再加入15 ml溶質的質量分數為98%的濃硫酸，迅速攪拌。可以發現蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，并產生大量的有刺激性氣味的二氧化硫氣體，實驗裝置如圖1所示。

該實驗存在幾點不足：①實驗在敞口容器中進行，濃硫酸脫水釋放出的CO₂和SO₂氣體不但危害人體健康，而且污染環境；②藥品用量大，既不節約、安全性也差；③生成的刺激性氣味的氣體，導致有的學生咳嗽不止，學生還出現皮膚過敏現象，干擾了正常的課堂教學。本著實驗裝置要簡單、實驗現象要明顯、實驗成功率要高以及實現綠色化學實驗的原則，筆者對該實驗裝置進行了改進，用具支試管代替燒杯進行微型實驗，并進行尾氣吸收與處理，達到了很好的效果，而且實驗裝置同樣簡單易操作。

一、實驗原理

二、改進后的實驗裝置

三、驗操作步驟及實驗現象

1.實驗操作步驟

（1）稱取2g蔗糖放入具支試管底部，加入幾滴水搖勻。

（2）量取2 ml濃硫酸加入試管中，迅速搖勻，蓋上橡皮塞，固定在鐵架臺上。

（3）迅速將支管通入盛有NaOH溶液的小燒杯中。

2.實驗現象

（1）蔗糖逐漸變黑，體積迅速膨脹，放出大量熱。

（2）小燒杯中有大量的小氣泡產生，將導管取出燒杯發現產生的氣體有刺激性氣味。

四、實驗結論

1.濃硫酸將蔗糖分子中的H和O以組成水的比例（2︰1）全部脫去，使蔗糖炭化，并放出大量的熱，白色的蔗糖逐漸變成黑色的炭，說明濃硫酸有脫水性。

2.濃硫酸繼續和脫水產生的炭發生反應，生成具有刺激性氣味的SO₂氣體和CO₂氣體，使體積迅速膨脹。說明濃硫酸可以和非金屬單質C發生氧化還原反應，具有強氧化性。

五、實驗設計的創新點

1.實驗裝置操作簡單，現象明顯，成功率高。

2.本實驗在實驗現象明顯的前提下，使其盡可能的微型化，藥品用量約為原實驗的十分之一，不僅節約藥品和能源，而且盡可能使污染達到最小值。

3.實驗有尾氣吸收與處理裝置，用NaOH溶液吸收刺激性氣味的SO₂氣體和CO₂氣體，防止危害人體健康，保護環境，是一典型的綠色化學實驗的設計。

4.這樣一個簡單的實驗不僅體現了濃硫酸的脫水性，還說明濃硫酸可以和非金屬單質反應，具有強的氧化性，在教學中可以起到事半功倍的效果。

（作者單位：華中師范大學化學學院）