“半定量法”制“黑面包”實驗淺探

張霞

摘要：中學(xué)化學(xué)教學(xué)中嘗試“半定量”實驗，是化學(xué)實驗和化學(xué)教學(xué)的一種進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：半定量實驗;黑面包;變量控制

文章編號：1008-0546（2014）12-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.035

一、問題產(chǎn)生

本實驗源自化學(xué)必修1（人教版2007年3月第3版，2014年6月第5次印刷）第101頁，圖4-31：蔗糖與濃硫酸的“黑面包”實驗。課本實驗中，蔗糖由白變黑，證明濃硫酸的脫水性，長成“面包”，證明濃硫酸的強(qiáng)氧化性。教師在演示該實驗時，存在兩個問題：①用小燒杯做反應(yīng)容器，在開放體系中完成實驗，產(chǎn)生大量的“焦香”氣味的氣體，污染空氣;②藥品用量的隨意性，導(dǎo)致做成“黑面包”的成功率不高。

二、實驗探究

1. 實驗設(shè)想

為了解決這兩個問題，首先將反應(yīng)容器改為試管，然后在試管上方倒扣量筒，且量筒口伸入燒杯溶液中，形成液封構(gòu)成了氣室，溶液為滴有酚酞的氫氧化鈉，用來吸收二氧化硫等氣體，以解決污染問題。實驗裝置如左圖。然后借助“半定量法”尋求蔗糖、濃硫酸和水的最合適用量。

2. 實驗探究

【實驗藥品】

濃硫酸（98%），氫氧化鈉溶液（0.1mol/L），蔗糖，酚酞

【實驗儀器】

20×200規(guī)格試管，10mL、100mL規(guī)格量筒，水槽，鐵架臺（帶鐵夾）

【實驗操作】

取一定量蔗糖放入試管中，加入若干滴水，用10mL規(guī)格量筒取一定體積濃硫酸，轉(zhuǎn)移到盛有蔗糖的試管中，將100mL規(guī)格量筒倒扣在試管上方，下端伸入水槽中的滴有酚酞的NaOH溶液中。

【實驗探究歷程】

⑴蔗糖量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均量取5.0mL濃硫酸，分別稱量1.0g、 2.0g、3.0g、4.0g、5.0g蔗糖，均滴入25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]稱取4.0g蔗糖可以得到較長的“黑面包”。

⑵濃硫酸量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均稱取4.0g 蔗糖，分別量取1.0mL、 2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL濃硫酸，對應(yīng)著在蔗糖中滴入5滴、10滴、15滴、20滴、25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]量取3.0mL濃硫酸（蔗糖中滴入15滴水）得到較長的“黑面包”，同時減少由于過量的濃硫酸氧化時產(chǎn)生的SO2氣體。

⑶固定濃硫酸和蔗糖的用量，改變水的用量：

[結(jié)論]用20×200規(guī)格試管試管做“黑面包”實驗的藥品用量：4.0g蔗糖、3.0mL濃硫酸、15滴水，可以獲得比較好的實驗結(jié)果。

三、改進(jìn)反思

通過如上改進(jìn)與創(chuàng)新，達(dá)到了如下效果：

1. 環(huán)境污染最小化

采用試管做反應(yīng)容器，藥品用量減少，有毒氣體產(chǎn)生量隨之銳減，采用液封形成氣室，使產(chǎn)生的氣體被氫氧化鈉溶液充分吸收，符合綠色化學(xué)的理念。由于污染小，這個實驗可以作為學(xué)生實驗、或者課后興趣實驗進(jìn)行。

2. 實驗過程可控性更強(qiáng)

通過變量控制優(yōu)選實驗法，得出的合理的藥品配比，可以達(dá)到非常理想的效果，保證實驗過程可控性。

3. 實驗研究的過程與培養(yǎng)學(xué)生思維的過程有機(jī)融合

實驗探究過程中所涉及到的“半定量”思想、優(yōu)選實驗法等，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的良好素材。從中學(xué)里的簡單實驗、經(jīng)典實驗開始培養(yǎng)學(xué)生定量實驗的意識，無論是從藥品消耗的成本、反應(yīng)成功的幾率、觀察現(xiàn)象的安全等角度，“半定量”實驗都比純定性實驗要更科學(xué)有效。

這種半定量實驗，是在定性實驗基礎(chǔ)上的量化，但又是“模糊”的定量描述，用常規(guī)儀器和操作控制實驗中的量，促進(jìn)學(xué)生深刻理解化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這也是創(chuàng)新本實驗的主要目的之一。endprint

摘要：中學(xué)化學(xué)教學(xué)中嘗試“半定量”實驗，是化學(xué)實驗和化學(xué)教學(xué)的一種進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：半定量實驗;黑面包;變量控制

文章編號：1008-0546（2014）12-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.035

一、問題產(chǎn)生

本實驗源自化學(xué)必修1（人教版2007年3月第3版，2014年6月第5次印刷）第101頁，圖4-31：蔗糖與濃硫酸的“黑面包”實驗。課本實驗中，蔗糖由白變黑，證明濃硫酸的脫水性，長成“面包”，證明濃硫酸的強(qiáng)氧化性。教師在演示該實驗時，存在兩個問題：①用小燒杯做反應(yīng)容器，在開放體系中完成實驗，產(chǎn)生大量的“焦香”氣味的氣體，污染空氣;②藥品用量的隨意性，導(dǎo)致做成“黑面包”的成功率不高。

二、實驗探究

1. 實驗設(shè)想

為了解決這兩個問題，首先將反應(yīng)容器改為試管，然后在試管上方倒扣量筒，且量筒口伸入燒杯溶液中，形成液封構(gòu)成了氣室，溶液為滴有酚酞的氫氧化鈉，用來吸收二氧化硫等氣體，以解決污染問題。實驗裝置如左圖。然后借助“半定量法”尋求蔗糖、濃硫酸和水的最合適用量。

2. 實驗探究

【實驗藥品】

濃硫酸（98%），氫氧化鈉溶液（0.1mol/L），蔗糖，酚酞

【實驗儀器】

20×200規(guī)格試管，10mL、100mL規(guī)格量筒，水槽，鐵架臺（帶鐵夾）

【實驗操作】

取一定量蔗糖放入試管中，加入若干滴水，用10mL規(guī)格量筒取一定體積濃硫酸，轉(zhuǎn)移到盛有蔗糖的試管中，將100mL規(guī)格量筒倒扣在試管上方，下端伸入水槽中的滴有酚酞的NaOH溶液中。

【實驗探究歷程】

⑴蔗糖量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均量取5.0mL濃硫酸，分別稱量1.0g、 2.0g、3.0g、4.0g、5.0g蔗糖，均滴入25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]稱取4.0g蔗糖可以得到較長的“黑面包”。

⑵濃硫酸量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均稱取4.0g 蔗糖，分別量取1.0mL、 2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL濃硫酸，對應(yīng)著在蔗糖中滴入5滴、10滴、15滴、20滴、25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]量取3.0mL濃硫酸（蔗糖中滴入15滴水）得到較長的“黑面包”，同時減少由于過量的濃硫酸氧化時產(chǎn)生的SO2氣體。

⑶固定濃硫酸和蔗糖的用量，改變水的用量：

[結(jié)論]用20×200規(guī)格試管試管做“黑面包”實驗的藥品用量：4.0g蔗糖、3.0mL濃硫酸、15滴水，可以獲得比較好的實驗結(jié)果。

三、改進(jìn)反思

通過如上改進(jìn)與創(chuàng)新，達(dá)到了如下效果：

1. 環(huán)境污染最小化

采用試管做反應(yīng)容器，藥品用量減少，有毒氣體產(chǎn)生量隨之銳減，采用液封形成氣室，使產(chǎn)生的氣體被氫氧化鈉溶液充分吸收，符合綠色化學(xué)的理念。由于污染小，這個實驗可以作為學(xué)生實驗、或者課后興趣實驗進(jìn)行。

2. 實驗過程可控性更強(qiáng)

通過變量控制優(yōu)選實驗法，得出的合理的藥品配比，可以達(dá)到非常理想的效果，保證實驗過程可控性。

3. 實驗研究的過程與培養(yǎng)學(xué)生思維的過程有機(jī)融合

實驗探究過程中所涉及到的“半定量”思想、優(yōu)選實驗法等，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的良好素材。從中學(xué)里的簡單實驗、經(jīng)典實驗開始培養(yǎng)學(xué)生定量實驗的意識，無論是從藥品消耗的成本、反應(yīng)成功的幾率、觀察現(xiàn)象的安全等角度，“半定量”實驗都比純定性實驗要更科學(xué)有效。

這種半定量實驗，是在定性實驗基礎(chǔ)上的量化，但又是“模糊”的定量描述，用常規(guī)儀器和操作控制實驗中的量，促進(jìn)學(xué)生深刻理解化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這也是創(chuàng)新本實驗的主要目的之一。endprint

摘要：中學(xué)化學(xué)教學(xué)中嘗試“半定量”實驗，是化學(xué)實驗和化學(xué)教學(xué)的一種進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：半定量實驗;黑面包;變量控制

文章編號：1008-0546（2014）12-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.035

一、問題產(chǎn)生

本實驗源自化學(xué)必修1（人教版2007年3月第3版，2014年6月第5次印刷）第101頁，圖4-31：蔗糖與濃硫酸的“黑面包”實驗。課本實驗中，蔗糖由白變黑，證明濃硫酸的脫水性，長成“面包”，證明濃硫酸的強(qiáng)氧化性。教師在演示該實驗時，存在兩個問題：①用小燒杯做反應(yīng)容器，在開放體系中完成實驗，產(chǎn)生大量的“焦香”氣味的氣體，污染空氣;②藥品用量的隨意性，導(dǎo)致做成“黑面包”的成功率不高。

二、實驗探究

1. 實驗設(shè)想

為了解決這兩個問題，首先將反應(yīng)容器改為試管，然后在試管上方倒扣量筒，且量筒口伸入燒杯溶液中，形成液封構(gòu)成了氣室，溶液為滴有酚酞的氫氧化鈉，用來吸收二氧化硫等氣體，以解決污染問題。實驗裝置如左圖。然后借助“半定量法”尋求蔗糖、濃硫酸和水的最合適用量。

2. 實驗探究

【實驗藥品】

濃硫酸（98%），氫氧化鈉溶液（0.1mol/L），蔗糖，酚酞

【實驗儀器】

20×200規(guī)格試管，10mL、100mL規(guī)格量筒，水槽，鐵架臺（帶鐵夾）

【實驗操作】

取一定量蔗糖放入試管中，加入若干滴水，用10mL規(guī)格量筒取一定體積濃硫酸，轉(zhuǎn)移到盛有蔗糖的試管中，將100mL規(guī)格量筒倒扣在試管上方，下端伸入水槽中的滴有酚酞的NaOH溶液中。

【實驗探究歷程】

⑴蔗糖量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均量取5.0mL濃硫酸，分別稱量1.0g、 2.0g、3.0g、4.0g、5.0g蔗糖，均滴入25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]稱取4.0g蔗糖可以得到較長的“黑面包”。

⑵濃硫酸量的確定：分5次完成上述實驗操作，每次均稱取4.0g 蔗糖，分別量取1.0mL、 2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL濃硫酸，對應(yīng)著在蔗糖中滴入5滴、10滴、15滴、20滴、25滴水，并測量“面包”高度。

[結(jié)論]量取3.0mL濃硫酸（蔗糖中滴入15滴水）得到較長的“黑面包”，同時減少由于過量的濃硫酸氧化時產(chǎn)生的SO2氣體。

⑶固定濃硫酸和蔗糖的用量，改變水的用量：

[結(jié)論]用20×200規(guī)格試管試管做“黑面包”實驗的藥品用量：4.0g蔗糖、3.0mL濃硫酸、15滴水，可以獲得比較好的實驗結(jié)果。

三、改進(jìn)反思

通過如上改進(jìn)與創(chuàng)新，達(dá)到了如下效果：

1. 環(huán)境污染最小化

采用試管做反應(yīng)容器，藥品用量減少，有毒氣體產(chǎn)生量隨之銳減，采用液封形成氣室，使產(chǎn)生的氣體被氫氧化鈉溶液充分吸收，符合綠色化學(xué)的理念。由于污染小，這個實驗可以作為學(xué)生實驗、或者課后興趣實驗進(jìn)行。

2. 實驗過程可控性更強(qiáng)

通過變量控制優(yōu)選實驗法，得出的合理的藥品配比，可以達(dá)到非常理想的效果，保證實驗過程可控性。

3. 實驗研究的過程與培養(yǎng)學(xué)生思維的過程有機(jī)融合

實驗探究過程中所涉及到的“半定量”思想、優(yōu)選實驗法等，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的良好素材。從中學(xué)里的簡單實驗、經(jīng)典實驗開始培養(yǎng)學(xué)生定量實驗的意識，無論是從藥品消耗的成本、反應(yīng)成功的幾率、觀察現(xiàn)象的安全等角度，“半定量”實驗都比純定性實驗要更科學(xué)有效。

這種半定量實驗，是在定性實驗基礎(chǔ)上的量化，但又是“模糊”的定量描述，用常規(guī)儀器和操作控制實驗中的量，促進(jìn)學(xué)生深刻理解化學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，這也是創(chuàng)新本實驗的主要目的之一。endprint