探究“藍瓶子”實驗最佳的課堂演示反應條件

許文皓+羅明標

摘要：文章通過探究藍瓶子實驗用于課堂演示的最佳條件，以提升化學課堂演示實驗的效果，為學生創造更多的化學實驗體驗和拓展機會，來培養學生獨立思考、分析問題與解決問題的能力及創新精神。

關鍵詞：藍瓶子實驗；演示實驗；最佳條件

文章編號：1008-0546（2016）10-0084-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.030

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，因此不論哪個時代，實驗永遠是中學化學教學的基礎，是化學教育研究的重要內容[1]。在深化教育改革的背景下，人教版及蘇教版高中化學教材“實驗化學”中都引入了藍瓶子實驗，旨在提升學生學習化學興趣的基礎上，引導學生通過藍瓶子實驗理解振蕩反應，通過實驗的趣味性來激發學生的探究欲望。引導學生探究影響化學實驗條件以及控制化學實驗反應方法，提升學生的創新能力、動手能力，所以“實驗化學”選修課程，非常受學生的青睞，許多高中化學老師都會在課堂上做很多演示實驗以提升學生學習化學的興趣，同時也能讓學生對實驗的原理和實驗所體現的科學思想方法有更加深入的了解[2]。藍瓶子實驗的實驗過程中，有明顯的化學變化現象，操作簡單并且易于學生觀察，化學教師可以通過實驗中溶液顏色的變化，來提升化學的趣味性。

藍瓶子實驗中所用的亞甲藍是一種氧化還原劑，易溶于水和乙醇。在堿性的環境下，往藍色的亞甲藍溶液中滴加還原劑葡萄糖，會發現藍色的亞甲藍溶液被還原成無色的亞甲白溶液[3]。振蕩混合液使之融入空氣，氧氣將亞甲白氧化為亞甲藍，使得液體又呈現藍色。實驗過程中溶液顏色交替出現藍色—無色—藍色—無色……的現象，其中由藍色出現變為無色所需要的時間我們稱之為振蕩周期[4，5]，變色時間的長短受反應條件的影響。由于是一個課堂演示實驗，反應時間太長或者過短都不利于課堂教學，所以選擇適宜的反應時間是做這堂演示課的關鍵。本實驗著重考察反應溫度、NaOH濃度、振蕩程度、振蕩時間對反應時間的影響。

一、實驗用品、實驗儀器及實驗裝置

1. 實驗用品

葡萄糖固體，NaOH固體，亞甲藍溶液（濃度為0.2%（w/V），溶劑為蒸餾水），燒杯，錐形瓶，試管，酒精燈，恒溫培養振蕩器（如圖1）等。

2. 實驗裝置

實驗裝置如圖2所示

二、演示實驗反應條件探究

1. 探究反應溫度對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液，將錐形瓶放入恒溫培養振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現均勻的藍色如圖3，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變為無色，如圖。

（2）取錐形瓶中的混合液體，分別倒入8支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有玻璃導管和溫度計的橡皮塞，關閉玻璃導管的閥門。將試管放入恒溫培養振蕩器中靜置，調節恒溫振蕩器的溫度分別為5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，等試管內液體的溫度到所需要的溫度時，取出，打開玻璃導管的閥門，放入相應溫度的恒溫培養振蕩器（振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結果如表1所示。

（3）從錐形瓶中另取部分液體分別倒入4支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導管的橡皮塞，關閉玻璃導管的閥門。將試管放入恒溫培養振蕩器中靜置，調節恒溫振蕩器的溫度分別為26℃、27℃、28℃、29℃，待試管內的混合液溫度達到規定溫度時，取出，打開玻璃導管的閥門，放入相應溫度的恒溫培養振蕩器（振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結果如表2所示。

由表1和表2可以看出，在NaOH濃度、振蕩程度、振蕩時間一定時，反應溫度越高，反應速率加快，褪色時間減短，但是當溫度達到40℃時溶液變為棕黃色，不能用于闡明實驗現象。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學生有足夠的觀察時間，我們取26℃為最佳反應溫度。

2. 探究NaOH濃度對變色時間的影響

（1）取7個潔凈的燒杯，向每個燒杯中分別加入0.75g、1.5g、2.25g、3.0g、3.75g、4.5g、5.25gNaOH，往燒杯中分別加入150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒攪拌均勻，等固體完全溶解后，分別倒入200mL 的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/v）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變為無色。

（2） 將7個錐形瓶中的部分液體分別倒入7支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導管的橡皮塞，關閉玻璃導管的閥門。將試管放入恒溫培養振蕩器中靜置，調節恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時取出，打開玻璃導管的閥門，放入恒溫培養振蕩器（26℃、振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結果如表3所示。

由表3可以看出當溫度為26℃，振蕩程度為300r/min，振蕩時間60”的情況下，隨著NaOH濃度的增加，反應速率增大，褪色時間減小，但是當NaOH濃度為3.38%（w/V）時溶液變為棕黃色，不能用于闡明實驗現象。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學生有足夠的觀察時間，我們取NaOH濃度 （w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中）為最佳反應條件。

3. 探究振蕩程度對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變為無色。

（2）取錐形瓶中的部分液體分別倒入7支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導管的橡皮塞，關閉玻璃導管的閥門。將試管放入恒溫培養振蕩器中靜置，調節恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時取出，打開玻璃導管的閥門，放入振蕩程度分別為150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min的恒溫培養振蕩器（溫度為26℃）中振蕩60”，關閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結果如表4所示。

由表4可以看出當溫度為26℃，NaOH濃度（w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振蕩時間60"的情況下，隨著振蕩程度的增加，反應速率減小，褪色時間增大。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學生有足夠的觀察時間，我們取振蕩程度300r/min為最佳反應條件。

4. 探究振蕩時間對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）進行振蕩，溶液呈現均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變為無色。

（2）取錐形瓶中的部分液體分別倒入5支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導管的橡皮塞，關閉玻璃導管的閥門。將試管放入恒溫培養振蕩器中靜置，調節恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時，取出，打開玻璃導管的閥門，放入振蕩程度為300r/min的恒溫培養振蕩器（溫度為26℃）中分別振蕩為20"，40"，60"，80"，100"后停止振蕩，關閉閥門，觀察，記錄褪色時間，實驗結果如表5所示。

由表5可以看出，當溫度為26℃，NaOH濃度（w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振蕩程度為300r/min的情況下，隨著振蕩時間的增加，反應速率減小，褪色時間增大。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學生有足夠的觀察時間，我們取振蕩時間40"為最佳反應條件。

三、 結論

（1）在堿性條件下，經振蕩后的亞甲藍和葡萄糖混合液，靜置后均會褪色。NaOH濃度，反應溫度，振蕩程度，振蕩時間均會影響褪色時間，由實驗也可以看出，當反應溫度和NaOH濃度達到一定的程度時混合液會變為棕黃色，不能再用于闡明反應現象。

（2）本實驗是為探究教師在課堂上的演示實驗條件，因為課堂教學時間有限和學生需要足夠的觀察時間，所以要求演示時間不能過長也不能過短。教師應將上述探究實驗過程以微課的形式來讓學生觀察，通過對各種實驗過程的觀察以及相應數據分析，引導學生思考化學反應所需要的條件，以及決定化學反應能否成功的條件和控制化學反應的方法，讓學生對實驗進行拓展，引導學生養成自主思考問題、分析問題、解決問題的能力和創新精神。

（3）經過和學生一起探討總結出此次實驗的探究結果，得到最佳的演示條件為用1.96%（w/V）NaOH溶液，反應溫度為26℃，振蕩程度為300r/min，振蕩時間為40"。

（4）課堂演示藍瓶子實驗過程中，教師應讓學生一起思考討論來得出相應的實驗裝置，以及實驗步驟，最終教師和學生一起來完成課堂教學的演示實驗，振蕩過程在恒溫培養振蕩器中完成，觀察溶液褪色變化時應用水浴加熱裝置。

參考文獻

[1] 文林，歐陽津. 基于問題解決原型建構的高中化學實驗教學初探[J]. 化學教育， 2012（11）：21～24

[2] 趙云岺，歐陽津，劉正平，范樓珍，蔣福賓. 化學實驗競賽在實驗教學和人才培養中的作用 [J]. 化學教育， 2012（3）：64～68

[3] 熊言林，王闖. 藍瓶子實驗最佳反應條件的探究[J]. 實驗與創新思維， 2010（10）：16-18

[4] 人民教育出版社化學室. 全日制普通高級中學教科書實驗化學（選修6）[M]. 北京：人民教育出版社， 2007：5-6

[5] 熊言林. 一個激趣啟思的化學實驗設計-亞甲基藍反復變色的實驗[J]. 化學教育， 2005（2）：37-38