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浓硫酸与蔗糖反应实验改进与创新

发布日期: 2018-04-19 10:25:23 来源:
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浓硫酸与蔗糖反应实验改进与创新

三门峡市一高    尹涛

一、使用教材

人教版高中《化学》必修1第四章第四节。

二、实验目的

现行《化学》必修1课本中蔗糖与浓硫酸反应实验,是验证浓硫酸脱水性的一个很好实验,因该反应剧烈、现象明显,对学生有很强的吸引力。是学习浓硫酸性质时化学老师必做的实验。如图所示

但因蔗糖与浓硫酸反应产生大量刺激性的二氧化硫等有毒气体,污染室内环境, 危害师生身心健康影响师生健康,不利于培养学生的环保意识,对激发学生的学习兴趣有一定的负面效应。为此,以绿色化学思想和优化化学实验教学为理念对该实验进行了改进和创新。

三、实验原理

 

 

浓硫酸

本实验的原理是:C12H22O11            12C+11H2O。但由于实验中放出大量的热,且生成的碳在加热的条件下可被浓硫酸氧化,从而发生副反应:C+2H2SO4====2SO2↑+CO2↑+2H2O,产生的气体将黑色的糊状碳“发酵”成为“黑面包”,生成的SO2是具有强烈刺激性气味的有毒气体。

 

四、实验药品和仪器

(一)药品

蔗糖、质量分数98%的浓硫酸、品红、0.03%酸性高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液、细沙子

(二)仪器

三孔橡胶塞、胶管、玻璃管、废旧食用油桶(5L)、气球、打气筒、塑料盒、一次性透明纸杯、夹子、白色一次性纸盘。

五、实验装置及制作方法

实验装置如图所示。

 

 

自制仪器

制作方法

图示

无底废旧塑料油桶

取一废弃的5L装的塑料油桶,将其洗涤干净并干燥。用剪刀把塑料桶的底部剪掉。

用胶管制作的固定绳

取四根20cm左右的胶管,打结后系在塑料壶的提手上

三孔胶塞

分别插有两个90°玻璃弯管和一个直形玻璃管:直形玻璃管上端连接夹有止水夹的橡胶管;一个90°弯管连有厚壁气球;另一个90°弯管连有一个带止水夹的导气管

塑料盒

取用实验室常用的药品盒。盛满细沙和水,在塑料盒的四角夹上四个夹子,卡住固定绳

白色纸盘

取用一次性纸盘,裁剪合适大小,使塑料油桶能罩在上面。纸盘可清洗,可反复使用。

一次性透明塑料水杯

市场上出售的一次性塑料水杯,盛放蔗糖

打气筒

超市有售的小型打气筒,连接直形玻璃管,用于最后排出装置内的有毒气体

六、实验过程

  • 检查装置的气密性

如图示,组装好仪器。打开直形玻璃管连接处的止水夹,用打气筒打气,气球膨胀。关闭止水夹,若气球没有变小,证明气密性良好。

(二)取15g蔗糖于塑料水杯中,用量筒量取7ml浓硫酸加入蔗糖中。将塑料水杯置于白色纸盘上,并迅速用自制无底油桶罩在上面,关闭止水夹,并将油桶用胶管固定。可以看到,蔗糖变黑,片刻后,产生大量酸雾,气球被充起。

(三)将导气管插入品红溶液中,打开止水夹观察现象,可以看到气球变小,品红溶液中产生大量气泡,逐渐褪色;关闭止水夹,将导气管插入高锰酸钾溶液中,打开止水夹,可以看到气球变小,高锰酸钾溶液中产生大量气泡,颜色变浅。

(四)待气球完全瘪掉,用止水夹夹住气球。用打气筒连接直形玻璃管,并打开此处的止水夹,迅速打气。导气管插入到氢氧化钠溶液中,做尾气处理。

(五)拔出打气筒,慢慢解开固定油桶的橡胶绳,取出一次性水杯,观察生成的“黑面包”。

七、创新点及达到的教学效果

(一)使用沙水为材料既利用了水的密封性,又利用了沙水的密度较大,不易被压出的特点;废旧油桶的使用是废物利用的体现,橡胶管对油桶的固定,创新性的解决了装置气密性不足的问题;

(二)实验现象明显有趣。把气体的生成和反应,与气球的胀大和缩小联系起来,直观有趣。且在气体验证及反应时操作简便;

(三)本实验的意义不仅在于使学生掌握浓硫酸的脱水性,更在于验证了浓硫酸的强氧化性,以及使学生体会到实验的创新和奇妙。