對中考試卷中“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解”實驗的質(zhì)疑及改進(jìn)

時穎 魏海

摘要：對中考化學(xué)試卷中“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解實驗”提出質(zhì)疑，因為汽油中含有的不飽和烴會跟高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生沉淀；為了確保“同種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解實驗”的科學(xué)性，所選用的溶質(zhì)、溶劑之間不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：中考實驗題；質(zhì)疑；改進(jìn)

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文章編號：1008-0546（2018）11-0052-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.017

筆者發(fā)現(xiàn)，《2017年S市初中畢業(yè)暨升學(xué)考試試卷·化學(xué)》第31題所涉及的“高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解”實驗，存在科學(xué)性不足的問題，特提出商榷并對其改進(jìn)、優(yōu)化。

一、原中考實驗題

為了探究相同條件下同種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解性，某興趣小組同學(xué)進(jìn)行如下兩組實驗（提示：本實驗所用汽油與KMnO4、碘均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）。

【實驗l】高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解實驗

根據(jù)實驗步驟、實驗操作圖示，填寫相關(guān)的實驗現(xiàn)象。

【實驗2】碘在不同溶劑中的溶解實驗（本文省略）

有關(guān)“實驗1”的參考答案：

（1）紫紅。（2）液體分層，上層為無色，下層為紫紅色，試管底部無固體殘留。

二、對“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解”實驗的質(zhì)疑

筆者發(fā)現(xiàn)，該實驗最早出現(xiàn)在2009年出版的上海教育出版社《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)·九年級下冊》的課后習(xí)題中 [1]，但它只在教科書里存在了3年——2012年出版的上海教育出版社《義務(wù)教育教科書·化學(xué)·九年級下冊》中又刪去了這個實驗。難道這個簡單的實驗存在設(shè)計上的缺陷？

我們查到，汽油的密度是0.70～0.78g/mL、高錳酸鉀溶液的密度是1～1.01g/mL，即汽油的密度小于高錳酸鉀溶液的密度，且高錳酸鉀晶體難溶于汽油、易溶于水，因此上述“實驗1”步驟2的預(yù)設(shè)實驗現(xiàn)象應(yīng)該是“液體分層，上層液體無色（是汽油），下層液體是紫紅色（是高錳酸鉀溶液），試管底部無固體殘留”。

真實的實驗情況如何呢？筆者利用不同廠家的高錳酸鉀晶體（分別是洛陽昊華化學(xué)試劑有限公司、臺山市粵僑試劑塑料有限公司生產(chǎn)，均為AR級）和120號溶劑汽油（分別是江蘇品高石化有限公司、徐州市化學(xué)試劑廠生產(chǎn)，均是CP級），反復(fù)做了“高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解”實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將配制好的高錳酸鉀水溶液倒入汽油中時，每次都沒有出現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)實驗現(xiàn)象”，而是出現(xiàn)“液體分層，上層為無色，下層為深褐色的渾濁液體，并且靜置后試管底部有少許黑色固體”的現(xiàn)象——這樣該實驗就無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。

為什么會出現(xiàn)這一“異常現(xiàn)象”呢？筆者查閱資料發(fā)現(xiàn)，我國的汽油生產(chǎn)工藝主要是“催化裂化法” [2]，這種方法提煉出的汽油組分中會含有較多的不飽和烴——烯烴（我國規(guī)定烯烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于35% [3]）。即便是采用“直餾法”生產(chǎn)的汽油，也會含有少量的不飽和烴。

從該反應(yīng)可知，高錳酸鉀溶液與溶劑汽油混合后，高錳酸鉀會被不飽和烴還原，產(chǎn)生黑色沉淀二氧化錳，同時生成強(qiáng)堿KOH，這不僅破壞了高錳酸鉀溶液，也使混合后的液體變?yōu)橛猩膽覞嵋?，從而偏離了原實驗設(shè)計的意圖。

這樣看來，現(xiàn)行滬教版九年級化學(xué)教科書中刪去這個化學(xué)實驗，極可能是編者發(fā)現(xiàn)了實驗設(shè)計本身存在的科學(xué)性漏洞。

三、對“同種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解”實驗的改進(jìn)

通過上述理論分析和實驗驗證可知，設(shè)計有關(guān)“同種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解”實驗，所選用的溶質(zhì)與所選用的溶劑絕不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

按照這一思路，我們不難對上述實驗題中的“實驗1”提出改進(jìn)方案，即選用非氧化性的有色鹽（如藍(lán)礬、綠礬等晶體）與水、溶劑汽油進(jìn)行實驗。

例如，我們將高錳酸鉀晶體更換為硫酸銅晶體進(jìn)行“同種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解”實驗，有關(guān)的操作、現(xiàn)象和結(jié)論如下：

①分別將1粒硫酸銅晶體加入5mL水、5mL溶劑汽油中，振蕩、靜置，觀察到硫酸銅晶體在水中溶解得到藍(lán)色溶液，硫酸銅晶體在汽油中不溶解并沉降在試管底部。

②將這兩種液體混合，振蕩、靜置，觀察到液體分層，上層液體無色、下層液體藍(lán)色，并且試管底部沒有固體殘留。

③上述實驗現(xiàn)象充分說明，硫酸銅晶體易溶于水、難溶于汽油，即同種溶質(zhì)在不同溶劑里的溶解性不同。

四、結(jié)束語

化學(xué)實驗是命制各種選拔性考題的重要素材，作為命題者要確保：

①實驗案例的真實性，即不能提供虛假信息（如假設(shè)某反應(yīng)不存在）。

②實驗素材的科學(xué)性，即遵守有關(guān)的自然科學(xué)原理。

③實驗過程的流暢性，即實驗條件可控、實驗現(xiàn)象正常。

④實驗結(jié)論的可靠性，即實驗證據(jù)充分、實驗結(jié)果一致。

這樣，才能保證化學(xué)實驗試題的科學(xué)性、選拔性和創(chuàng)造性。

參考文獻(xiàn)

[1] 中學(xué)化學(xué)國家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·化學(xué)·九年級下冊[M].上海：上海教育出版社，2009：176

[2] 林世雄.石油煉制工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000

[3] 董群，趙玲伶，劉沙，等.石油煉制催化裂化提升管技術(shù)[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2013（2）：37-40

[4] 任玉榮，賈樹勇，張首才，等.乙烯還原酸性高錳酸鉀的研究[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（2）：84-85