濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

羅釗

【摘 要】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)——《化學(xué)2必修》中，都有關(guān)于濃硫酸的脫水性的相關(guān)知識(shí)。教材上有關(guān)《濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)》的演示過(guò)程中，產(chǎn)生的有毒氣體，不但危害人體健康，而且污染環(huán)境，不符合“綠色化學(xué)”的要求。因此，我通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，成功地改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，減少了藥品用量，杜絕了有毒氣體的排放，讓學(xué)生了解了“綠色化學(xué)”，感受了“綠色實(shí)驗(yàn)”，并進(jìn)一步證明反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。

【關(guān)鍵詞】濃硫酸；脫水性；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

原實(shí)驗(yàn)中，先將20克蔗糖加入200ml燒杯中，再加幾滴蒸餾水，攪拌均勻，然后再加入20ml溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。可觀察到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，并產(chǎn)生大量的二氧化硫氣體（見(jiàn)下圖）。

本實(shí)驗(yàn)中，主要有如下三點(diǎn)不足之處：

⑴用到的藥品中，蔗糖20g、濃硫酸20ml。一次實(shí)驗(yàn)使用這么多的藥品，不但產(chǎn)生浪費(fèi)，而且會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體。

⑵在敞口的燒杯中演示該實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生的有毒氣體，嚴(yán)重危害人體健康，污染環(huán)境，不符合“綠色化學(xué)”的要求。

⑶在課堂上進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，同學(xué)們咳嗽不止，有的同學(xué)還出現(xiàn)皮膚過(guò)敏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響學(xué)生的健康，影響正常的課堂教學(xué)。

正因如此，怎樣才能減少實(shí)驗(yàn)中有毒氣體的排放與吸收，就成了改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。我認(rèn)為，要減少實(shí)驗(yàn)中有毒氣體的排放與吸收，得先從源頭著手——化學(xué)反應(yīng)原理。本實(shí)驗(yàn)的原理是：C12H22O11 12C+11H2O。但由于實(shí)驗(yàn)中放出大量的熱，且生成的碳在加熱的條件下可被濃硫酸氧化，從而發(fā)生副反應(yīng)：C+2H2SO4 2SO2↑+CO2↑+2H2O。生成的SO2是具有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒氣體。所以，如何防止SO2的污染，怎樣才能吸收或除去生成的SO2，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氣體的成分，就成了本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的關(guān)鍵。

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)論證，可對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：

一、減少藥品用量

將反應(yīng)藥品的用量——20g蔗糖、20ml濃硫酸，減少到——5g蔗糖、10ml濃硫酸。能保證明顯的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

二、防止二氧化硫污染

（一）選用合適的儀器——圓底燒瓶

把原來(lái)的反應(yīng)儀器燒杯變?yōu)閳A底燒瓶，可以方便收集產(chǎn)生的二氧化硫氣體，同時(shí)也能清楚觀察濃硫酸使蔗糖脫水的顏色變化過(guò)程.

（二）設(shè)計(jì)密閉反應(yīng)裝置，進(jìn)一步檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體

設(shè)計(jì)一個(gè)合理而又適宜的密閉反應(yīng)裝置，以保證SO2不會(huì)排到空氣中，并進(jìn)一步通過(guò)品紅檢測(cè)SO2的生成，再通入高錳酸鉀溶液中吸收SO2，繼續(xù)通過(guò)澄清石灰水檢測(cè)產(chǎn)生的CO2，最后通入氫氧化鈉溶液中吸收尾氣。教師能在平時(shí)的演示實(shí)驗(yàn)中將“綠色化學(xué)”的理念融合到實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生親身體會(huì)到“綠色化學(xué)”就在身邊，那將會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生莫大的觸動(dòng)。

濃硫酸的脫水性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)詳情如下：

1.實(shí)驗(yàn)裝置

2.實(shí)驗(yàn)用品

⑴藥品：濃硫酸（98%）10mL，蔗糖（5g），品紅溶液，高錳酸鉀溶液，澄清石灰水， NaOH溶液。

⑵儀器：圓底燒瓶（1個(gè)），聚支試管（4個(gè)），（1個(gè)），50mL小燒杯 （2只），100mL小燒杯，玻璃棒，橡膠導(dǎo)管，帶橡膠塞的玻璃導(dǎo)管，試管架。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

⑴實(shí)驗(yàn)操作：

①在圓底燒瓶中放入5g拌了少量水的蔗糖；

②試管架上放著4個(gè)具支試管，依次裝入 品紅，高錳酸鉀，品紅，澄清石灰水，氫氧化鈉溶液，用橡膠導(dǎo)管鏈接起來(lái)。

③檢查好裝置的氣密性，往燒瓶中通過(guò)玻璃棒引流加入10ml 濃硫酸，攪拌幾下，然后用連接著第一只具支試管的橡膠塞塞住燒瓶口；

④蔗糖在濃硫酸的作用下開(kāi)始脫水，逐漸變黃，最后變黑，迅速膨脹，產(chǎn)生大量氣體；接著第一個(gè)品紅溶液開(kāi)始褪色，接著澄清石灰水慢慢變渾濁。

⑵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

①反應(yīng)劇烈，燒瓶瓶中產(chǎn)生大量煙霧；

②蔗糖逐慚變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭；

③第一個(gè)品紅溶液褪色，第二個(gè)品紅不褪色，澄清石灰水變渾濁。

⑶實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

①濃硫酸使蔗糖脫水生成炭與水，證明濃硫酸具有脫水性。

②品紅溶液褪色，證明產(chǎn)生了二氧化硫，吸收了二氧化硫后，能使澄清石灰水變渾濁的是

③反應(yīng)放熱，濃硫酸與炭反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫、水，證明濃硫酸具有強(qiáng)氧化性。

4.實(shí)驗(yàn)解說(shuō)

本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后：

⑴反應(yīng)在密閉裝置中進(jìn)行，防止二氧化硫的污染，同時(shí)能清晰的觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

⑵通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)一步收集產(chǎn)生的氣體進(jìn)行驗(yàn)證氣體的成分。

⑶將藥品用量減少，并且不用花很長(zhǎng)時(shí)間去攪拌就能迅速反應(yīng)。

以上三點(diǎn)，符合“綠色化學(xué)”中的Reduction（減量）、Reuse（重復(fù)使用）、Recycling（回收）的要求，達(dá)到減廢、降低成本和杜絕污染的目的，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中感受“綠色化學(xué)”的魅力。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)——《化學(xué)2必修》

[2]《高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)大全》