關(guān)于蔗糖與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

郭雨蒙

【關(guān)鍵詞】 ?高中化學(xué) 蔗糖 濃硫酸 實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A ? 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）22-033-01

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究目的與內(nèi)容

教材在第四章第三節(jié)《氨硝酸硫酸》一節(jié)中，談到硫酸的脫水性、強(qiáng)氧化性時(shí)涉及到此反應(yīng)。其對(duì)方法及現(xiàn)象的描述為：向蔗糖中加入濃硫酸時(shí)，蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的物質(zhì)，并放出有刺激氣味的氣體。

該實(shí)驗(yàn)儀器藥品簡(jiǎn)單易得，操作方便，現(xiàn)象亦較為明顯，但產(chǎn)生的刺激性氣味過(guò)于強(qiáng)烈，使人感到不適。如何降低該實(shí)驗(yàn)污染性？

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

（一）反應(yīng)的原理

濃硫酸

C12H22O11 ———→12C+11H2O （蔗糖被炭化和脫水）

C+2H2SO4 →CO2↑+ ?2SO2↑+2H2O （碳與濃硫酸的反應(yīng)）

（二）課前的問(wèn)題研究與資料收集

1.討論的問(wèn)題

（1）課本對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的描述是否足夠詳細(xì)？

對(duì)于蔗糖用量、硫酸濃度以及使用量沒(méi)有進(jìn)行說(shuō)明，需要教師課前收集相關(guān)文獻(xiàn)資料或自主探究合適的實(shí)驗(yàn)條件。

（2）按照演示實(shí)驗(yàn)直觀、簡(jiǎn)單、安全、可靠的原則，對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考量，此處的“安全”主要指哪方面？

筆者認(rèn)為要盡量避免污染性物質(zhì)的溢出而影響師生身體健康，實(shí)驗(yàn)的裝置應(yīng)當(dāng)是可觀察到明顯現(xiàn)象而且反應(yīng)系統(tǒng)封閉。

（3）如何能確保較短的時(shí)間內(nèi)觀察到蔗糖的膨脹？

關(guān)鍵在于短時(shí)間內(nèi)放出大量的熱，考慮到濃硫酸溶于水大量放熱，因此可向混合物中加少量水。

（4）上述實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的是什么？觀察重點(diǎn)是什么？

教學(xué)目的是要說(shuō)明濃硫酸不僅有脫水性，而且還有強(qiáng)氧化性，可以與蔗糖碳化生成的炭繼續(xù)反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化硫等。

（5）如何利用演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和推理能力？

要抓住顏色變化、體積變化、氣味這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，及時(shí)提示學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)象背后的原因分析以及產(chǎn)物檢驗(yàn)和吸收方法，幫助他們形成實(shí)驗(yàn)——現(xiàn)象——觀察——整理討論的實(shí)驗(yàn)思維模式。

2.資料的收集與整理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和目的，筆者收集并閱讀了與本實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的如下資料：本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;“濃硫酸的性質(zhì)”有關(guān)資料;與“蔗糖和濃硫酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)和教學(xué)有關(guān)的文獻(xiàn)。

3.實(shí)驗(yàn)研究

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

為了不使二氧化硫等氣體逸出，本實(shí)驗(yàn)采取封閉式裝置;為了驗(yàn)證二氧化硫的生成，將浸泡過(guò)品紅溶液的濾紙剪成花朵形狀附著在大燒杯內(nèi)壁，同時(shí)采取傾倒氫氧化鈉溶液的方法吸收多余二氧化硫。最終設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖。

（2）實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

儀器：50ml燒杯、1000ml燒杯、玻璃棒、透明水槽、膠帶、濾紙

藥品：98%的濃硫酸、蔗糖、濃氫氧化鈉溶液、品紅

（3）實(shí)驗(yàn)步驟

①將50ml燒杯放在干燥的透明水槽中央，稱取10g蔗糖放入燒杯中，加20滴水（約1毫升），用玻璃棒使兩者混合均勻，使蔗糖濕潤(rùn)。

②將浸泡過(guò)品紅溶液并剪成花朵狀的濾紙用膠帶固定在1000ml燒杯內(nèi)壁上。

③往燒杯加入8ml98%的濃硫酸，迅速用玻璃棒攪拌幾下后，用1000ml燒杯扣在小燒杯的上方。在看到燒杯中固體膨脹到約8cm高度后，往水槽中倒入事先準(zhǔn)備好的氫氧化鈉溶液。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

演示實(shí)驗(yàn)由教師進(jìn)行表演和示范，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和思考。演示實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生提供規(guī)范的動(dòng)作演示、豐富的感性認(rèn)識(shí)材料;還提高學(xué)生觀察、推斷、分析、作出結(jié)論的能力，也可啟發(fā)學(xué)生的解題思路。筆者以次實(shí)驗(yàn)為載體，設(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可分為六個(gè)流程：引入——介紹媒體——操作示范——指引觀察與思考——整理與結(jié)論。后筆者依此設(shè)計(jì)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。具體的活動(dòng)過(guò)程如下：

【引入課題】我們初中學(xué)過(guò)的濃硫酸有哪些性質(zhì)？

【引入演示】濃硫酸可以使許多物質(zhì)腐蝕，例如紙張、人或動(dòng)物的皮膚、木材等等，但是它可以和蔗糖反應(yīng)嗎？我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明。

板書(shū)：

? ? ? ? ? 濃硫酸

C12H22O11 ———→

【介紹媒體】展示：蔗糖、濃硫酸及燒杯、玻璃棒

【操作示范】教師演示操作，要求學(xué)生仔細(xì)觀察每步實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并適當(dāng)記錄：

1.將50ml燒杯放在干燥的透明水槽中央，稱取10g蔗糖放入燒杯中，加20滴（約1毫升），用玻璃棒使兩者混合均勻，使蔗糖濕潤(rùn)。

2.將浸泡過(guò)品紅溶液并剪成花朵狀的濾紙用膠帶固定在1000ml燒杯內(nèi)壁上。

3.往燒杯加入8ml98%的濃硫酸，迅速用玻璃棒攪拌幾下后，用1000ml燒杯扣在小燒杯的上方。在看到燒杯中固體膨脹到約8cm高度后，往水槽中倒入事先準(zhǔn)備好的氫氧化鈉溶液。

4.收集問(wèn)題：大家在觀察過(guò)程中有哪些問(wèn)題或疑惑，每個(gè)學(xué)習(xí)小組討論并收集起來(lái)，每組派代表寫(xiě)在黑板上。大家一起解決！

收集到的問(wèn)題：

（1）為什么要往蔗糖中加幾滴水？水有什么作用？

（2）為什么蔗糖顏色由白色逐漸加深最后變成黑色？

（3）為什么蔗糖的體積膨脹了？中間的孔是怎么來(lái)的？

（4）反應(yīng)中看到的白煙可能含有什么物質(zhì)？為什么有煙產(chǎn)生？

（5）聞到的帶酸味的物質(zhì)是什么？怎樣檢驗(yàn)？最后倒入的無(wú)色液體是什么？有何作用？

【整理與結(jié)論】1.引導(dǎo)學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論

（1）蔗糖顏色由白變黑說(shuō)明濃硫酸具有脫水性，將其脫水后產(chǎn)生黑色的炭。產(chǎn)生的炭疏松多孔說(shuō)明還產(chǎn)生了大量氣體。

（2）蘸有品紅試液的濾紙顏色褪去說(shuō)明產(chǎn)生了能使品紅褪色的二氧化硫氣體。

2.引導(dǎo)學(xué)生自己得出結(jié)論并寫(xiě)出發(fā)生的反應(yīng)方程式

濃硫酸

C12H22O11 ———→12C+11H2O

C+2H2SO4 =CO2↑+ ?2SO2↑+2H2O

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)總結(jié)

筆者通過(guò)引入——介紹媒體——操作示范——指引觀察與思考——整理與結(jié)論六個(gè)流程進(jìn)行了本演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，側(cè)重對(duì)從教學(xué)角度對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)保留了原來(lái)的最大特色——“黑面包”現(xiàn)象，使學(xué)生感受到強(qiáng)烈的視覺(jué)刺激。實(shí)驗(yàn)在封閉的狀態(tài)下進(jìn)行，防止有害氣體外泄;同時(shí)，利用氫氧化鈉溶液吸收過(guò)量的二氧化硫，可避免其造成空氣污染，這也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育的良好時(shí)機(jī)。此外，本實(shí)驗(yàn)還有助于鞏固二氧化硫的漂白性及檢驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)單，教學(xué)效果好，有利于課堂演示教學(xué)。

注：本文為湖南省教育科學(xué)規(guī)劃課題《高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)查和研究》的研究成果（課題編號(hào)：XJK014CZXX063）

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]賈愛(ài)梅，劉艷莉.蔗糖與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新思維，2009，3.

[2]文慶城.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究：[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[3]謝吉麟，周鵬濃硫酸與蔗糖反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究[J].化學(xué)教育，2005，5.