濃硫酸脫水性實驗的研究與改進

劉子越

一、教材內容分析

濃硫酸的脫水性實驗出現在人教版《高中化學（必修一）》及《高中化學（必修二）》兩部分。濃硫酸是常見的物質，濃硫酸的脫水和吸水性都很重要——有機反應中會應用到濃硫酸的脫水性、在干燥酸性氣體中常常用到濃硫酸的吸水性，而且兩種性質容易混淆。蔗糖碳化這個實驗現象明顯，可以讓學生直觀感受到濃硫酸脫水性與吸水性的區別。原實驗操作及現象：將20克蔗糖加入200mL燒杯中，再加入幾滴蒸餾水，攪拌均勻，然后加入20mL溶質質量分數為98%的濃硫酸，迅速攪拌。可觀察到，蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的碳，并放出有刺激性氣味的氣體。原實驗的做法藥品用量多，反應產生的有毒氣體SO隨意排放在空氣中，不符合綠色化學的要求，也無法檢驗蔗糖炭化后的產物，故需要對此實驗進行改進。本節課的目的就是讓學生綜合所學知識（化學、物理及數學等學科知識）和通用技術，對原實驗進行改進，解決以上問題。也就是在啟發學生確立問題意識，培養學生“發現問題、研究問題、解決問題”的創新能力的同時，設計出環保性實驗裝置，使實驗綠色化。

二、教學目標與教學重難點

掌握濃硫酸脫水性實驗的基本操作，能根據理論設計實驗檢驗反應產物。通過提出問題、搜集資料、實驗探究、解決問題這樣的歷程，達到培養協作精神、訓練邏輯思維的目的。敢于質疑教材，明白“盡信書則不如無書”的道理，體會實驗改進的樂趣。實驗儀器的改進，化學實驗與通用技術的結合是重點。實驗改進方案的提出是難點。

三、教學策略選擇與設計

本著課堂上以教師為主導、學生為主體的教學原則，這節課的教學主要采用教師追問設疑、指導點撥，學生合作探究，師生共同學習等策略。為了達到最佳效果，在策略實施過程中關鍵是問題的設計，還要適時啟發激活學生思維。

四、教學環境及資源準備

在教學過程中，為支持教師的教，筆者采用多媒體課件的形式呈現一些必要內容，增強直觀性與趣味性；為支持學生的學，則選擇了化學實驗室的學習環境，增強自主性與實效性。（實驗藥品及器材：蔗糖、濃硫酸、氫氧化鈉濃溶液、澄清石灰水、品紅試紙；大試管、氣球、水槽、濾紙、飲料瓶、剪刀、手工刀、帶導管的雙孔橡皮塞。）

五、教學過程

（一）新課導入：孟子曰：“盡信《書》，則不如無《書》。吾于《武成》，取二三策而已矣。仁人無敵于天下，以至仁伐至不仁，而何其血之流杵也？”這句話的意思是說如果完全相信《尚書》那么還不如沒有《尚書》這本書。新時期的我們，是不是也毫不質疑的相信教材上設計的實驗就是最好的方案呢？（將一改實驗課的常態，即要求學生一定嚴格按照課本步驟進行實驗。與學生的習慣產生沖突，引起學生的興趣。）

1.演示實驗：我們就以濃硫酸的脫水性實驗為例。大家請看，這是教材上的實驗裝置。我們先嚴格按照教材進行實驗。請你記錄實驗現象，并找出實驗存在的問題。

2.學生活動：學生靜坐觀察老師演示實驗，并記錄實驗現象。

（二）提出問題：（1）消耗大量試劑。（2）產生的刺激性氣味氣體對環境污染嚴重。（3）前排同學呼吸到少量反應產生氣體，咳嗽，感到不適。（4）不能收集到氣體，無法檢驗產物。（通過演示實驗，讓學生自己發現實驗的不足，肯定之前的想法。）

（三）分析問題：反應的原理是什么？理論上講，產物有哪些？請大家根據實驗原理，針對前面提出的問題，小組討論，提出可能的解決方案。（巡視并給予指導。）

結（四）提出解決方案：小組討論提出方案，組1認為可以把小燒杯換成試管以減少用量。組2提出在小燒杯上罩一個去底的大可樂瓶，可樂瓶口套上氣球，收集反應產生的氣體。組3把組2的氣球換成帶導管的橡膠塞，將產生的氣體依次通過品紅、澄清石灰水。組4贊成組3的做法，補充還需要尾氣吸收，可以用氫氧化鈉溶液。（通過本組的討論及各小組的分享，學生的思維越來越活躍，也越來越嚴謹。）各小組整理思路，畫出實驗裝置圖。（見圖1）（通過繪制實驗裝置圖，理清思路）

（五）聯系實際操作質疑：實驗后發現，品紅溶液和澄清石灰水的用量應減少，產生的氣體沒有那么多足夠經過兩次洗氣操作。（通過思考交流，發現實際操作的問題，思維變得嚴謹。）

（六）啟發：通過交流討論及參考現有的實驗改進裝置，細化自己的設計。

（七）實施方案，實驗驗證：小組協作，開始制作、連接實驗儀器。

六、教學評價與反思

課堂教學任務基本結束時，指導學生進行教學評價。明確評價的具體內容，以學生自評為主，學生互評、老師評價為輔。肯定優點的同時，尤其是對實驗失敗的學生要指出問題所在及改進建議。本節課是將化學實驗課和通用技術實踐課結合在一起，運用化學知識和通用技術的支持，將教材上不太理想的實驗進行改進。課堂氣氛活躍，一開始學生的思維并沒有打開，隨著問題的提出、進一步思考，學生的思維越來越活躍。尤其在實際操作過程中能逐漸發現問題，并逐一解決問題。