一支試管中系列實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐

韓竹海

摘要：教學(xué)實(shí)踐中將連續(xù)的反應(yīng)或前后比較的反應(yīng)在一支試管中進(jìn)行，操作變得簡(jiǎn)單，信息更加豐富，學(xué)生充分感受到物質(zhì)世界的生動(dòng)變化，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，促進(jìn)了學(xué)生長時(shí)間的深刻思考，提高了學(xué)生思維的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；試管；連續(xù)反應(yīng)

文章編號(hào)：1008-0546（2016）08-0096-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.032

試管是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，用作少量試劑的反應(yīng)容器，在常溫或加熱時(shí)使用。高中化學(xué)中有一些系列實(shí)驗(yàn)可在一支試管中進(jìn)行，這些實(shí)驗(yàn)非常適合學(xué)生分組活動(dòng)。隨著不同試劑的先后加入，試管中產(chǎn)生了連續(xù)的可視性的變化，學(xué)生可以從中感受到物質(zhì)世界的生動(dòng)變化。系列實(shí)驗(yàn)中豐富實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的呈現(xiàn)增加了信息容量，促使學(xué)生長時(shí)間的深度思考，能夠培養(yǎng)學(xué)生的專注力和思維的深刻性，而簡(jiǎn)單儀器的使用和簡(jiǎn)便的操作要求能讓更多的學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手操作的積極性。筆者在這方面的幾個(gè)具體教學(xué)實(shí)踐呈現(xiàn)如下，以期拋磚引玉。

一、含鋁化合物的性質(zhì)

1. 取一支試管（試管1）加入2mL 2mol/L AlCl3溶液，滴加6mol/L NaOH溶液，產(chǎn)生白色膠狀沉淀，沉淀量逐漸增多，將之分一半至另一支試管（試管2），在試管1中繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀慢慢溶解，直至完全消失，得到澄清溶液，將澄清溶液倒一半到另一支試管（試管3），向試管1中滴加6mol/LHCl，產(chǎn)生白色膠狀沉淀，沉淀量逐漸增多，繼續(xù)滴加HCl，沉淀慢慢溶解，直至完全消失。

向試管2中滴加足量的6mol/L氨水，沉淀并不溶解；取一根潔凈的玻璃管，插入試管3中，通過玻璃管向澄清溶液中吹氣，不一會(huì)兒，可以看到溶液變渾濁，得到白色膠狀沉淀。

2. 試管1中涉及的反應(yīng)有4個(gè)：

二、亞鐵和三價(jià)鐵之間的相互轉(zhuǎn)化

1.取一支試管加入2mL 0.1mol/L FeCl2溶液，滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加新制的氯水，（注意：暫時(shí)不振蕩），看到溶液的上面一部分變紅，振蕩試管，紅色褪去，在褪色后的溶液中滴加雙氧水，溶液又變紅，加入研碎的維生素C的藥片，充分振蕩，紅色又褪去。

2. 一支試管中涉及的反應(yīng)有：

由于配制FeCl2溶液時(shí)加入了鐵屑，且使用之前將FeCl2溶液搖動(dòng)了一下，故向FeCl2溶液加入新制的氯水后不要急于振蕩，等看到有變紅的現(xiàn)象后再振蕩，以便能“看清”亞鐵和三價(jià)鐵之間的相互轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)中的維生素C是從藥店自行采購的，維生素C具有較強(qiáng)的還原性，也可以將Fe3+還原為Fe2+，正常人體里所含的鐵，差不多有3/4以Fe2+離子的形式，結(jié)合在一種能攜帶O2的血紅蛋白中，若誤食亞硝酸鹽（具有較強(qiáng)氧化性）則導(dǎo)致血紅蛋白攜氧能力降低而中毒，服用維生素C可解除亞硝酸鹽中毒，這也是一則學(xué)以致用的鮮活的案例。

三、碘單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)

1. 配制碘酒溶液：稱取2gI2、1.5gKI，用75%乙醇溶解、稀釋到100mL。

2. 取一支大試管，加入10mL水，再滴加2～4滴碘酒，無色的水變成啤酒色。向試管中加入少量新制的SO2水溶液（試管口塞一團(tuán)浸有NaOH溶液的棉花球），振蕩試管，片刻后啤酒色變成無色透明。繼續(xù)向試管內(nèi)加入少量雙氧水，溶液呈現(xiàn)淺棕黃的啤酒色（如果變色不明顯，可以滴加幾滴稀硫酸）。取掉棉花球，向試管內(nèi)加入少量餅干屑，略振蕩一下試管，溶液變成深藍(lán)色。向試管內(nèi)加入4mL 6mol/L NaOH溶液，略振蕩一下，深藍(lán)色褪盡，溶液變成濁白色。

3.一支試管中涉及的反應(yīng)有：

該實(shí)驗(yàn)中用餅干屑代替淀粉，淀粉遇到碘單質(zhì)變藍(lán)；其中SO2水溶液也可以由多根火柴頭燃燒產(chǎn)生的氣體來代替，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同樣明顯。這些做法進(jìn)一步增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，學(xué)生也能夠感受到生活中處處是化學(xué)。

四、二氧化硫的漂白性

1. 取一試管加入SO2水溶液，再滴加品紅試液，在試管口套上小氣球，加熱試管，品紅溶液褪色，待冷卻后，溶液又恢復(fù)紅色。

2. SO2與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸和某些有色物質(zhì)反應(yīng)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，受熱分解后的SO2收集在氣球中，冷卻的過程中再次溶于水表現(xiàn)漂白性。如果在試管中加入氨水，再滴加酚酞試液，重復(fù)剛才的操作，也能看到類似的現(xiàn)象。這是由于氨水中的一水合氨不穩(wěn)定，分解揮發(fā)后，溶液的堿性下降，紅色褪去，冷卻后，氨氣重新與水化合、電離，堿性恢復(fù)，遇到酚酞又變紅。

五、濃硝酸的性質(zhì)

1. 取銅絲和鐵絲各一根，將下端繞成螺旋狀，插到橡膠塞上（兩者要稍分開，銅絲和鐵絲都可以上下抽動(dòng)）。

2. 取一支試管（試管1），向其中加入濃硝酸（只要能浸沒銅絲和鐵絲的螺旋狀部分），塞上帶有銅絲和鐵絲的橡膠塞，將銅絲和鐵絲同時(shí)插入到濃硝酸中?？梢钥吹姐~絲表面產(chǎn)生大量氣泡，銅絲附近溶液呈現(xiàn)藍(lán)綠色，而鐵絲表面無明顯的變化。向上拉銅絲和鐵絲，使它們離開濃硝酸。拔開橡膠塞，迅速在試管口塞一團(tuán)浸有氫氧化鈉溶液的棉花球。取另一支試管（試管2），加入硫酸銅溶液（硫酸銅溶液要可以浸沒鐵絲的螺旋狀部分及以上的1～2cm），用水將銅絲和鐵絲的下端沖洗后，重新塞到試管2上，將鐵絲和銅絲同時(shí)插入到硫酸銅溶液中，可以看到鐵絲和銅絲的螺旋狀部分無明顯現(xiàn)象，而鐵絲浸沒在硫酸銅溶液中的螺旋狀以上的那部分覆蓋有一層紅色物質(zhì)。

3. 鐵比銅活潑，而常溫下，兩者遇到濃硝酸的時(shí)候，銅與濃硝酸反應(yīng)劇烈，鐵與濃硝酸卻“靜悄悄”的，這是由于鈍化的原因，鈍化層使得鐵與硫酸銅不接觸，故不能發(fā)生置換反應(yīng)。

六、鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)

1. 金屬和堿溶液反應(yīng)比較特殊，學(xué)生對(duì)該反應(yīng)很是費(fèi)解，總是記不住反應(yīng)的化學(xué)方程式，甚至有學(xué)生想當(dāng)然的寫出鋁置換出氫氧化鈉中鈉這樣荒唐的化學(xué)方程式。取一支試管，加入少量鋁粉，再加入氫氧化鈉溶液，振蕩后等一會(huì)兒（將表面的氧化物反應(yīng)掉），開始劇烈反應(yīng)，用拇指捂住試管口，移近酒精燈的火焰，聽到輕微的“噗”的聲音。這時(shí)可以直接將試管口靠近酒精燈的火焰，生成的氣體被點(diǎn)燃，且火苗越竄越高。由于玻璃中鈉元素的影響，火焰呈現(xiàn)黃色，但是明亮的火焰能夠證明產(chǎn)生的是氫氣。這一現(xiàn)象的沖擊力強(qiáng)，留給學(xué)生的印象必然深刻。

2. 在一支試管中完成了鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的檢驗(yàn)，在書寫化學(xué)反應(yīng)方程式時(shí)可采用逆向配平法，偏鋁酸鈉中的鋁由正三價(jià)降至零價(jià)，氫氣中的氫由零價(jià)升至正一價(jià)，一個(gè)氫分子中的兩個(gè)氫原子總共升了兩價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等的規(guī)律，偏鋁酸鈉的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2，氫氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3，由此可以判斷出反應(yīng)物中需添加2份水，反應(yīng)方程式如下：2Al+2NaOH+2H2O■2NaAlO2+3H2↑。通過以上的實(shí)驗(yàn)及分析，合理地推導(dǎo)出鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，學(xué)生必然記得要牢固些。

七、沉淀的轉(zhuǎn)化

1.取一支試管，向其中加入2mLAgNO3溶液，然后逐滴加入NaCl溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再滴加KI溶液，沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，最后滴加Na2S溶液，沉淀轉(zhuǎn)化為黑色。

2.在25℃時(shí)，NaCl、KI、Na2S的溶解度分別為1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g，硝酸銀和氯化鈉反應(yīng)，生成白色的氯化銀沉淀，當(dāng)向體系中滴加碘化鉀溶液時(shí)，溶液中的銀離子和碘離子結(jié)合生成更難溶的碘化銀，由于溶液中的銀離子濃度減小，促進(jìn)了氯化銀的溶解，最終氯化銀轉(zhuǎn)化為碘化銀。同樣，由于硫化銀的溶解度比碘化銀的溶解度更小，因此向體系中滴加硫化鈉溶液時(shí)，碘化銀轉(zhuǎn)化為硫化銀。由此可見，沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。一般來說，溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)。

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