濃硫酸強(qiáng)氧化性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案

1、第25屆云南省創(chuàng)新大賽作品題目：濃硫酸強(qiáng)氧化性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案作者：瀘西一中 化學(xué)組 戚云偉濃硫酸強(qiáng)氧化性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案瀘西一中化學(xué)組 戚云偉 云南瀘西 2009年10月 一、前言“硫酸”來(lái)自人民教育出版社化學(xué)室編著的全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書化學(xué)第一冊(cè)第六章第三節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要?jiǎng)澐譃閮刹糠郑旱谝徊糠譃闈饬蛩岬男再|(zhì)，涉及到濃硫酸的吸水性、脫水性、氧化性；第二部分為硫酸根離子的檢驗(yàn)，涉及到碳酸鋇和硫酸鋇的區(qū)別。硫酸作為三大強(qiáng)酸之一，是高中化學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是每年會(huì)考、高考的重要考點(diǎn)。硫酸在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用是極其廣泛的，學(xué)習(xí)好該節(jié)課是十分有必要的。其中濃硫酸的的強(qiáng)氧化性是濃硫酸特性之中最

2、為重要的內(nèi)容，因?yàn)樗环矫鏉B透了物質(zhì)世界量變到質(zhì)變的的哲學(xué)原理，即：量的積累導(dǎo)致質(zhì)的變化這一條放之四海而皆準(zhǔn)的哲學(xué)原理，文科、理科在這里完美的合。一方面它是對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)情感教育的好機(jī)會(huì)；另一方面，它是進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在化學(xué)中：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一重要原則的好例子，是進(jìn)行化學(xué)哲學(xué)教育的好機(jī)會(huì)，同時(shí)濃硫酸的強(qiáng)氧化性也是各類考試中考察的重點(diǎn)和難點(diǎn)熱點(diǎn)問(wèn)題，為了讓學(xué)生學(xué)好這一方面的內(nèi)容，課本的編者安排了一個(gè)教師演示實(shí)驗(yàn)：【實(shí)驗(yàn)·來(lái)源于課本】：在一支試管中加入一小塊銅片，然后加入3ml濃硫酸，用裝有玻璃導(dǎo)管的單孔膠塞塞好，加熱。產(chǎn)生的氣體分別通入紫色石蕊試液或品紅溶液中（如圖）觀察反應(yīng)現(xiàn)象。反應(yīng)完畢，

3、冷卻后，將試管中的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管中。觀察現(xiàn)象?！?】圖一·【實(shí)驗(yàn)裝置圖】：二、對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)存在著明顯的不足之處：1、 該實(shí)驗(yàn)為開放性的，產(chǎn)生氣體為SO2，它是一種對(duì)人體有 毒有害氣體，二實(shí)驗(yàn)中并沒有考慮到尾氣處理。2、 實(shí)驗(yàn)難控制。3、 在短時(shí)間內(nèi)不可能做完該實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，因此將會(huì)導(dǎo)致教師不易 講述，把過(guò)多的時(shí)間浪費(fèi)在實(shí)驗(yàn)操作上。4、 由于學(xué)生的座次導(dǎo)致該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生不容易觀察到，這將導(dǎo) 致學(xué)生的厭煩情緒的產(chǎn)生，這將不利于教師課堂教學(xué)的開 展?！?】5、 實(shí)驗(yàn)中并沒有說(shuō)明所采用的濃硫酸的濃度是多少以及銅片 的處理問(wèn)題，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題將直接影響著實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如

4、果 濃度不恰當(dāng)或者銅片沒有進(jìn)行預(yù)處理則會(huì)出現(xiàn)一些不該有 的現(xiàn)象，這樣的話，該實(shí)驗(yàn)不但起不到啟發(fā)學(xué)生和加深學(xué)生對(duì) 該知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，而且還會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)產(chǎn)生不符合教 學(xué)大綱的認(rèn)識(shí)，對(duì)其學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)十分不利。6、 在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到最后時(shí)還要進(jìn)行稀釋反應(yīng)后的溶液的操作在無(wú) 形之中增加了實(shí)驗(yàn)的操作步驟，這將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)更消耗時(shí)間， 不利于課題效率的提高，教師為完成教學(xué)任務(wù)，不得不布置 更多的課后作業(yè)來(lái)補(bǔ)充這方面的內(nèi)容，這與現(xiàn)階段的減輕學(xué) 生負(fù)擔(dān)的教學(xué)理念是背道而馳的。三、鑒于以上種種不利因素，我們有必要對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，改進(jìn)之前筆者做如下思考：1、 將SO2氣體分別通入高錳酸鉀溶液試液或品紅溶液

5、中的 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)做一個(gè)來(lái)做。將石蕊試液改為高錳酸鉀溶液是為了更好的證明所產(chǎn)生的氣為SO2，該反應(yīng)迅速并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，當(dāng)將SO2氣體分別通入高錳酸鉀溶液試液或品紅溶液中時(shí)，將會(huì)大大節(jié)約時(shí)間。2、 在原有的基礎(chǔ)上加入套尾氣吸收或收集裝置。尾氣為SO2氣體，要吸收，通常是采用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收除去之，近年來(lái)睡著教學(xué)研究的開展，我們發(fā)現(xiàn)用氣球來(lái)吸收尾氣不乏為一種合理的選擇如圖2所示。【圖2尾氣處理裝置】【尾氣收集裝置·氣球】 【尾氣吸收裝置】方案一 氣體收集裝置方案二 氣體吸收裝置3、 提高整個(gè)實(shí)驗(yàn)的觀賞性，讓學(xué)生便于觀察。這一方面的內(nèi)容主要考慮一下內(nèi)容：（1） 將酒精燈的位置提高，所采用

6、的方法是加一個(gè)合適的鐵架臺(tái)將酒精燈托住。（2） 將裝有高錳酸鉀溶液和品紅溶液中的試管也提高使學(xué)生能更好的觀察。我們采用酸堿滴定架分別進(jìn)行固定裝有高錳酸鉀溶液和品紅溶液的試管。4、 整套裝置要求便于組裝和拆卸這方面的內(nèi)容是受到生物實(shí)驗(yàn)中的切片的啟發(fā)，可將整套裝置分為幾個(gè)部分：將發(fā)生裝置設(shè)計(jì)為一個(gè)部分（圖中為A部分），另一部分為整合了兩支具支試管和一個(gè)尾氣吸收裝置為另一部分（如圖四中B部分 ），使用時(shí)只要將兩部分連接在一起既可。5、 對(duì)實(shí)驗(yàn)所有的物質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，其中，重點(diǎn)研究濃硫酸的濃 度。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)濃硫酸的濃度過(guò)濃將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)試管中出現(xiàn)白色的硫酸銅晶體析出，該現(xiàn)象會(huì)學(xué)生誤導(dǎo)產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)；當(dāng)

7、濃度過(guò)稀時(shí)，反應(yīng)速率慢，這將嚴(yán)重影響到課題效率的提高?！?】經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)濃硫酸的濃度為70%時(shí)，現(xiàn)象最明顯，此時(shí)速率適中，此時(shí)反應(yīng)結(jié)束后溶液即為藍(lán)色，不必在進(jìn)行稀釋操作。【2】實(shí)驗(yàn)室中所用到的銅片由于廠商為了防止其被空氣氧化而在其表面涂有一層保護(hù)薄膜，如果不進(jìn)行預(yù)處理的話，該薄膜在濃硫酸的作用下將被溶解導(dǎo)致溶液中出現(xiàn)它的顏色，產(chǎn)生干擾，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前一定要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。具體的處理方法為：取銅絲放入一小燒杯中，加入稀硫酸后煮沸10至15分鐘即可除去其氧化膜后將其加工為如圖2?！?】6、 控制實(shí)驗(yàn)的起始將銅片改為銅絲，并將其固定到一橡膠塞上，即改其為下圖3所示，如果要讓反應(yīng)停止只需將銅絲抽出

8、溶液即可，使用前依然要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理（方法詳見5中）。圖3·【銅絲改造示意圖】向上拉就可以停止反應(yīng)四、改造后實(shí)驗(yàn)裝置圖【圖四·改造后實(shí)驗(yàn)裝置圖】A部分B部分其中部分導(dǎo)管可以根據(jù)需要換為橡膠管橡膠管五、實(shí)驗(yàn)步驟更改為：1、 預(yù)處理：（1）、 銅絲：先將銅絲加工成圖二所示樣式后再將其螺旋一端放入稀硫酸溶液中加熱煮沸10至15分鐘以除去其氧化膜取出。（2）、 用濃度為98%的濃硫酸配制濃度約為70%的濃硫酸以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。2、 取濃度約為70%的濃硫酸10ml于一旁支試管中，在其中塞上圖2所示裝置。3、 分別取兩支具支試管加入23ml的高錳酸鉀溶液和品紅溶液。4、 按照?qǐng)D四將整套裝置連接好后，加熱試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)進(jìn)行課題教學(xué)。六、結(jié)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，更容易被學(xué)生觀察到。同時(shí)利于老師講述和操作，節(jié)約了寶貴的課堂時(shí)間，提高了課堂效率，達(dá)到了預(yù)期目的。七、參考文獻(xiàn):【1】、 人民教育出版社化學(xué)室 全日制高級(jí)中學(xué)教科書（