硫酸系列性質實驗的綠色化設計

趙園園 張林

摘要：實驗操作的簡便、藥品的易得、儀器的簡約、可視性強、綠色環保，歷來是實驗設計的追求目標。立足于以上幾點，對硫酸的性質實驗進行了系列改進。

關鍵詞：硫酸的性質;綠色化;實驗改進

文章編號：1008-0546（2019）03-0096-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.032

一、實驗設計意圖

根據化學學科核心素養對高中學生發展的具體要求，增強學生探究物質性質和變化的興趣，具有“綠色化學”觀念和可持續發展意識，強化社會責任感。本著對這一目標的追求，反思現有設計的不足，本文對硫酸系列性質實驗進行了綠色化設計改進，使得實驗操作簡便、藥品易得、儀器簡約、可視性強，并且取得了理想的課堂教學效果，便于推廣。

二、改進后的實驗

1.硫酸的酸性、難揮發性、濃硫酸的脫水性

（1）實驗用品

儀器：表面皿、濾紙、紫色的石蕊試紙、酒精燈、鑷子。

藥品：濃硫酸、稀硫酸、蒸餾水

（2）實驗裝置圖

（3）操作要點及實驗現象

①將濾紙放在表面皿上。

②將藍色的石蕊試紙潤濕，放在濾紙上。

③各滴一滴濃硫酸、稀硫酸于試紙上，觀察實驗現象。滴加稀硫酸的石蕊試紙變紅，滴加濃硫酸的石蕊試紙變黑，邊沿變紅，出現洞口。試紙變紅體現了濃、稀硫酸的酸性。試紙變黑，體現了濃硫酸的脫水性。

④將上述濾紙上滴加稀硫酸的一邊放于酒精燈上方加熱，觀察實驗現象，濾紙變黑;另取一張濾紙，蒸餾水潤濕，放于酒精燈上方加熱，觀察實驗現象，濾紙變干燥，顏色無變化。說明在加熱的過程中，隨著水的揮發，稀硫酸變為濃硫酸，濃硫酸的脫水性使得濾紙變黑，體現了硫酸的難揮發性。

（4）實驗反思

①實驗材料易得，操作簡單，現象明顯;藥品的用量也少，體現了微型化;學生的環保意識得以強化。適合學生的分組實驗。

②采用對比式的實驗方式，濃硫酸與稀硫酸作用于紫色石蕊試紙的對比;濕潤的濾紙與浸有稀硫酸的濾紙，加熱實驗的對比，讓學生在對比過程中驗證已有的知識，收獲新的知識。清晰直觀，符合學生的認知規律。

③巧妙地將硫酸的酸性、難揮發性、濃硫酸的脫水性整合在了一起。

④在課堂教學中，通過這一系列的實驗，學生認識到硫酸的性質的同時，又發現了新問題：洞口的出現，黑色的碳去哪了？學習的深度、廣度得以延伸。

2.濃硫酸與蔗糖的反應

（1）實驗用品

儀器：培養皿、25mL燒杯、250mL燒杯、玻璃棒、濾紙。

藥品：蔗糖、蒸餾水、濃硫酸、酚酞試液、氫氧化鈉溶液、品紅溶液。

（2）實驗裝置圖（圖2）

（3）操作要點及實驗現象

①將氫氧化鈉溶液加入培養皿中至1/3處，滴加幾滴酚酞試液，溶液呈紅色。

②取一小截濾紙，品紅潤濕，貼在250mL燒杯的底部。

③25mL燒杯中加入3g蔗糖，加入一滴管蒸餾水約0.6mL，再加入3mL濃硫酸，攪拌，蔗糖變黑。

④將小燒杯放入裝有氫氧化鈉溶液的培養皿中，將250mL燒杯覆蓋在小燒杯上方，下端與溶有酚酞的氫氧化鈉溶液的液面接觸，觀察實驗現象。小燒杯中黑色固體膨脹，大燒杯里充滿白霧，后逐漸消失，大燒杯壁出現大量液珠，下端溶有酚酞的氫氧化鈉溶液顏色變淺，浸有品紅溶液的濾紙褪色。

（4）實驗反思

①藥品用量少，反應速度快，20秒左右即可看到明顯的實驗現象，符合實驗微型化原則。

②封閉式設計，避免了傳統實驗對環境的污染，實現了實驗的綠色化。

③將對反應產物的檢驗融合于實驗中，體現了實驗的一體化。

3.濃硫酸與金屬銅的反應

（1）實驗用品

儀器：具支試管、氣球、棉線、橡皮塞、濾紙、試管夾、酒精燈。

藥品：濃硫酸、銅絲、品紅溶液。

（2）實驗裝置圖（圖3）

（3）操作要點及實驗現象

①將氣球用棉線綁在具支試管的支管口，塞上粘有濾紙的橡皮塞，檢查氣密性。

②將銅絲下端卷成螺旋狀，插在橡皮塞上。

③品紅溶液浸濕濾紙，向具支試管中加入1mL的濃硫酸，塞上橡皮塞，銅絲與濃硫酸接觸，觀察實驗現象。沒有明顯的實驗現象。

④加熱試管，觀察實驗現象。氣球變大，溶液變為藍色，瓶口浸有品紅溶液的濾紙褪色。

⑤抽出銅絲，停止加熱。

（4）實驗反思

①全封閉設計實現了實驗的綠色化。

②儀器易得，組裝簡單，現象明顯，便于學生操作。

③將銅與濃硫酸的反應，產物的檢驗融合在一套裝置中，體現了實驗的一體化。