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发布时间:2020-08-18 03:19:18

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作者:林肃浩

出版社:浙江大学出版社

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高中化学实验疑难问题探究

高中化学实验疑难问题探究试读:

前言

浙江省高中新课程改革已经6年多,推进了先进教育理念的传播,强化了学校的课程意识,并且已取得一定成效,也催生了一些教与学方式方法的创新。但是,由于长期“应试教育”倾向和长期以来“习惯说法”的影响,一些偏离化学学科和化学课程标准的不够科学严谨的教辅资料泛滥,这就要求一线教师在化学课堂上讲基础的、科学的、真实的、有用的化学。其中,化学实验不仅是化学学科发展的重要基础,也是化学教育特别是基础化学教育的核心内容和基本方式。化学教师不仅要会做化学实验,更要会教化学实验并会用实验教化学;不仅自己要能研究实验,更要引导学生学会如何用实验探究化学,通过实验对一些“习惯说法”拨“乱”反正。这就是我们编著这本《高中化学实验疑难问题探究》的目的。

本书讨论了很多棘手乏味而有时又无法回避的实验与疑难问题,编写者期望能对广大中学化学教师提升实验教学水平提供一些帮助,提高教师对化学实验中易出错的学科问题的认识,提供教师疑难实验研究的实践经验和成功要旨。在编写时,我们着重选择了高中化学新课程中各类型主要的重、难点实验及疑难实验问题的探究案例,充分体现现代中学化学教师基于教学的实验能力培养的需要,构建覆盖演示实验教学、疑难问题探究、实验技术创新、新型实验开发等的实验研究体系。本书可作为中学化学教师的实验培训进修教材,也可供高等学校化学专业师范生学习选用。

本书在编写过程中参考并引用了大量的文献。在此,对被引用文献的作者、给予了大量支持和建议的一线同行一并表示谢意。由于时间和水平有限,我们在教材编写过程中难免存在疏漏甚至错误之处,敬请广大读者批评指正!编者2012年10月

绪论

化学实验是研究物质的组成、结构、性质及其变化的科学实验,是认识主体获得直接的感性经验和事实材料的重要途径,是检验和发展假说、形成化学概念和理论的实践基础,是使化学学科不断发展的极为重要的手段。中学化学实验的功能侧重于激发学生学习化学的兴趣,帮助学生获得化学知识和技能,让学生运用化学知识解决实际问题,并通过化学实验培养学生的科学态度,提高他们的观察能力、操作能力、思维能力和创新能力。

为达到中学化学实验的目的,中学化学教师除了需要具备扎实的实验教学能力外,还应该积极进行化学教学实验研究。资料显示,目前中学化学实验研究问题主要集中在实验(异常)现象的解释、实验条件的控制与优化、反应机理的探究、实验装置的改进、实验习题的讨论和实验手段的革新等方面。新一轮基础教育课程改革后,中学化学实验的数量增加,类型增多,内容范围扩大。这些变革,为中学化学教师提出实验研究课题并进行探究提供了契机。

教师确定了要研究的化学实验问题后,需要了解问题研究的历史和现状、重要性和实际意义,需要考查解决问题的条件和成功的可能性,然后对该问题可能的结论作出猜想。在此基础上选择与运用化学实验方法,进行实验方案的设计。方法的创新和方案的巧妙设计常常会导致实验工作获得重大突破。在实施实验方案的过程中,需要教师在选择、装配、使用化学实验仪器和化学试剂,以及选择、组织和完成实验操作过程中,要随着实际情况加以调整,同时还要进行各种反应物的预处理和产物的后处理等。

在进行中学化学实验研究过程中,认识并明晰化学实验问题的一些特征,对于研究工作的开展具有重要意义。(1)实验问题的复杂性

化学实验问题的复杂性体现在很多方面。

首先,反应体系中往往同时存在多个反应和多种物质。如将氨气-323通入水中,会形成NH·HO、、OH等多种微粒,其中NH与232HO结合形成的NH·HO也只是水合氨分子中的一种形式,有研究表323n2m明,NH 与HO还可以形成团簇(NH)·(HO)(m>1)。

第二,有些反应物随着滴加量或滴加顺序的变化会发生不同的反3242应。如向FeCl溶液中滴加NaS或(NH)S溶液,开始滴加和继续2滴加时出现的现象是不同的。如果我们改变滴加顺序,即向NaS或

423(NH)S溶液中滴加FeCl溶液,出现的现象和发生的反应也会不同。

再者,反应物不仅可以同时发生多个反应,而且产物间、产物与反应物间还可能发生多种作用。如硝酸跟金属反应时可以同时被金属还原成几种不同的产物,这些反应属平行反应(或竞争反应)。而硝酸的某些还原产物仍可作氧化剂,继续与金属单质反应,也可能继续与硝酸反应。

第四,实验问题的产生和解决往往牵涉多种因素,如实验温度、实验场地、实验药品、实验仪器、实验者操作技能以及环境保护、当地经济条件等,它们共同影响着化学实验的过程和结果。

正因为上述方面化学实验问题的复杂性,我们在进行实验问题研究时,需要将综合性问题进行“解剖”,逐个进行深入的探讨。如葡2萄糖与新制Cu(OH)混合得到的深蓝色溶液,在加热过程中会出现一系列颜色的转变:酒精灯微热时生成绿色浊液,继续加热时绿色浑浊会渐变为黄色,至沸腾时又出现砖红色,甚至暗红色。对此,我们2可以从新制氢氧化铜浊液的配制、不同大小CuO晶粒的色泽、葡萄糖溶液在碱性条件下的变色等角度逐个研究,再综合看待上述变化可能就会更全面、准确!(2)实验问题的开放性

化学实验问题的开放性主要表现在两个方面:

一是解决方案具有开放性。通常化学实验问题具有多个解决方案,有多种不同的选择。如在检验体系中的水时,我们可以采用“观察颜4色状态的物理方法”、“溶解KMnO晶体变色”、“用无水硫酸铜粉末2吸收形成蓝色的五水硫酸铜”、“含蓝色CoCl的变色硅胶吸水生成红22色CoCl·6HO”和“电石遇水能快速反应生成乙炔气体”等方法。

二是实验问题的解决途径具有开放性,即化学实验问题往往有多个解决途径。如金属镁与氯化铵溶液为什么能迅速反应的问题,迄今人们已提出了“除氧化膜假说”、“酸性溶液假说”、“催化学说”及“铵根离子反应的假说”等观点,但没有一个肯定的结论,其反应的机理也不十分清楚。

化学实验问题的开放性,需要我们在进行研究时,发散思维,力求从多个角度、不同层次、多种方法进行探究,使得我们实验研究方案、研究过程更优化,从而保证研究结果的科学性。(3)问题认识的发展性

化学是一门发展中的学科,化学学科领域中许多问题人们还没能完全解决,我们通过实验得到的结论仅仅是从某个角度、某个层次,利用现有资源所能达到的对物质运动的认识,这些结论或认识的正确性还需要我们不断检验和完善。科学探索和化学实验研究是无止境的。正是由于这种发展性,在中学化学实验教学与研究过程中,如果我们力求对每一个问题都给出正确的结论,反而会导致错误,也违背了科学的本质。

例如,学生常常单从硝酸被还原的产物来分析稀硝酸和浓硝酸的氧化性,因而得出了稀硝酸的氧化性大于浓硝酸的错误结论,而客观事实是浓硝酸的氧化性远远大于稀硝酸。实际上,硝酸被金属还原的产物究竟以什么为主,或者说哪一种还原产物占多数,跟硝酸的浓度、反应的温度、金属的种类和比表面积的大小及各种杂质的存在等多种因素有关,目前还没有得到明确的结论。

正因为化学实验的这一发展性特点,要求我们在进行教学与研究时,必须始终抱有一种发展的观点,充分认识到获得的某些实验结果与结论的局限性,从而以发展的眼光来审视中学化学实验问题的研究与教学。(4)理论为据、实践为源的相辅相成性

科学需要的是严谨,重微末,忌疏漏。一种正确的结论,既要有符合逻辑的理论(文献)支撑,更要有经得起检验的可靠的实验事实。笔者认为,既然化学是以实验为基础的科学,它的许多东西仅仅靠一点基础知识,基本理论去逻辑推理,往往是靠不住的。许多事物之间有它共性的一面,更有它个性的一面。逻辑推理可以充分利用共性的一面;而个性的一面,若简单推理则有时可能会把我们的认识引3入陷阱,以致出现坐而论道、纸上谈兵的科学性错误!例如,FeCl溶液中存在水解平衡,据此很多师生都认为,加热该溶液时由于HCl的挥发致使上述平衡正向移动,从323而蒸干溶液后可得到Fe(OH)固体,继续灼烧则转化为FeO。而实验研究的结果却让我们大感意外,并非如我们想象中的那么“单纯”。

人们常说没有理论指导的实践是盲目的实践,但是光靠理论指导下的逻辑推理有时是很靠不住的。在我们中学化学教学中受逻辑欺骗的情况又时有发生,因而再简单的实验也有必要亲手去操作一回,亲自去实践一下。正如已故著名化学家傅鹰教授说的,“实验才是最高法庭”, “没有理论,实验就可能是盲动,劳而无功、进步迟缓,甚至根本不能进步”, “提出一种机理解释一种现象并不困难,困难的是如何以实验证明它是正确的,而且是唯一正确的”。

正因如此,教师要能从生活、生产、教学实践中发现并提出有价值的化学实验的研究课题,能科学地设计实验研究方案,能充分利用各种手段,尤其是现代实验研究手段进行实验研究,对中学化学中的一些实验疑难问题就会有一种全新的认识和感悟,也便于充分发挥化学实验在中学化学教学与研究中的功能,切实减轻学生的学业负担!第一部分改进与创新开篇语

人们常说,以小观大,小中有大,细节决定成败,从小事做起是赢得成功的秘诀。正如著名思想家梁漱溟先生说的,“始于微末,止于光大”。可见,我们没有理由轻视和小看我们实验教学中的一些细微与末节的问题,更不可视而不见,充耳不闻。1对“乙醇与氢卤酸反应”实验的疑义与探索1 问题提出

普通高中新课程标准实验教科书《有机化学基础》(选修)在《醇的性质与应用》一节中包含“乙醇与氢卤酸反应”的教学内容,并附有实验装置图(如图1-1-1所示)和具体操作:“……在试管Ⅰ中依次加入2mL蒸馏水、4mL浓硫酸、2mL95%的乙醇和3g溴化钠粉末,在试管Ⅱ中注入蒸馏水,烧杯中注入自来水。加热试管Ⅰ至微沸状态数分钟后,冷却……”图1-1-1 乙醇与氢卤酸反应装置

在严格实施该方案后,笔者疑惑重重:①这样的加料顺序和方式合理吗?②试剂浓度与用量的选择恰当么?③如何来把握反应液保持在微沸状态?……对此,我们就乙醇与氢卤酸反应的实验作了一些探索,简介如下。2 实证探索2.1 关于试剂的添加顺序

教材中按照“蒸馏水、浓硫酸、乙醇和溴化钠粉末”的加料顺序,把固体NaBr放在最后是基于HBr被氧化和挥发等方面的考量。但我们在实际操作时心存疑问:先液后固的试剂添加方式合理吗?笔者认为不可取:HBr氧化问题固然需要顾及,但完全是可以通过其他方式进行改进的,而一般情况“添加药品先固后液”操作习惯的养成对学生实验操作技能的培养则至关重要;更何况“蒸馏水中加浓硫酸”的操作方式在稀释浓度的同时,释放出的大量热量若不冷却处理还是会导致HBr大量氧化的。

基于这些方面的考虑,我们对该加料方式进行了如下改进力求“两全其美”:在小烧杯中先将蒸馏水与浓硫酸混合、冷却(或直接量取特定浓度硫酸),加乙醇后再倒入盛有NaBr粉末的试管。2.2 关于试剂的浓度与用量

该反应的原理是:2+HO。硫酸既是反应物也是催化剂,因此从用量角度考虑应适当过量。24

从浓度方面看,如果HSO浓度过高,容易发生反应:24222HSO(浓)+2HBr═══Br+SO↑+2HO,导致在试管I的反应液中生2成大量Br而显橙(红)色甚至暗红色,HBr也更容易逸出浪费使取代反应不完全;如果硫酸浓度过低对生成溴乙烷的主反应又不利,因此实验时所用硫酸浓度要合适。

在控制乙醇与溴化钠粉末的量不变的情况下,笔者以硫酸用量与浓度为变量进行实验,实验结果如表1所示。表1 不同浓度与用量硫酸下实验效果对比

我们以产物产量高、HBr被氧化程度低为实验评价标准,综合分析表1数据后发现实验8的条件是最理想的。即最佳实验条件控制24为:硫酸浓度为50%~60%, n(NaBr)∶n(H S O )=1∶1.5~1∶2(硫酸应过量50 %~100 %)。2.3 关于微沸状态的保持

做过该实验的同行可能都有这样一个体会,若按图1-1-1用酒精灯直接加热方式来保持反应液的微沸状态需要经常移动酒精灯,而且必须“高度警戒”反应液瞬间暴沸而发生的倒吸,操作时不胜其烦。此外,酒精灯直接加热时装置中酒精、HBr会大量气化,HBr被氧化程度高,最终也很难观察到油状产物的生成。图1-1-2 改进后实验装置

通过摸索和反复的实验检验,笔者改变了一些做法并取得了很好的实验效果。按如图1-1-2所示,将酒精灯加热改为水浴加热,并添加沸石;实验时先用90℃热水浴加热混合液保持微沸状态回流3~5min,再用沸水浴充分加热,可蒸得大量油状液体。整个实验过程不会发生倒吸,安全性大大提高;而试管内反应液即使在反应结束时只略显啤酒色,向烧杯中滴几滴石蕊几乎看不到溶液变红,都说明HBr的氧化与挥发量很少。3 教学建议

综上所述,我们认为教材中本实验的试剂用量与取用方法等值得商榷:用量上,3g溴化钠(约0.029mol)时取用4mL浓硫酸(约0.074mol),用酸偏多;操作上,用“蒸馏水中加浓硫酸”方式得到一定浓度的硫酸而不直接取用相应浓度的硫酸溶液,化简为繁,如冷却不充分还可能导致HBr氧化程度加剧,得不偿失。

鉴于以上实验事实,建议同行可按图1-1-2所示实验装置,直接量取6mL50%~60%硫酸溶液(约0.044~0.055mol)与乙醇混合后倒入盛有沸石和3g溴化钠粉末的试管;先用90℃热水浴加热混合液保持微沸状态回流3~5min,再沸水浴充分加热蒸出油状液体即可。

参考文献

[1]王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书《有机化学基础》[M].南京:江苏教育出版社,2009.

[2]王祖浩,张天若.配普通高中课程标准实验教科书《高中化学教学参考书·有机化学基础(选修)》[M].南京:江苏教育出版社,2009.2氯水光解实验改进

氯水光解实验(常见的实验装置如图1-2-1所示)是一个典型的传统化学实验。笔者分别查阅了3套现行的高中化学教科书,并对与此相关的内容进行对比,具体见下表所示。为什么3套现行教材会如此默契地舍弃“传统”,都未将氯水的光解实验编排进去?实际上,虽然该实验设计简单、操作方便,但要在课堂上演示却存在着不可回避的一些问题,主要有以下几方面:(1)传统方法中,盛氯水的烧杯或水槽都是敞口的,氯水中的氯气容易外逸,不仅会降低氯水的浓度,还很容易污染环境,也不适宜对学生的环保教育。(2)按图1-2-1装置进行实验时,生成的氧气不方便进行后续检验操作。图1-2-1 氯水光解实验(3)氯水光解速度慢、潜伏期长,在课堂上演示氯水光解实验,虽能观察到有气泡产生,但难以收集到足够的氧气加以验证。(4)该实验受天气的影响较大,不太可能每次实验时教室内都有强烈、直射的阳光,要在课堂教学的45min内完成演示氯水光解和氧气检验的实验,是不现实的。3套现行教材相关内容描述的对比22

笔者认为:Cl与水反应能生成HCl和HClO,这是事实,但Cl与2水的反应速度又是很慢的。再者,粗略计算,当1L水中溶解2LCl达-3-22饱和时,Cl的质量分数约为6.3×10,物质的量浓度约为8.9×10mol-1-42·L。有文献可查,25℃时,Cl与水反应的平衡常数K=4.2×10,算-2-1得平衡时c(HClO)仅为3.0×10mol·L。可见,即使是在饱和的氯水中次氯酸的浓度也是很小的。2

不仅如此,我们还需注意的是,由于Cl的溶解能力较差,溶于水时需要很长时间才能达到饱和状态,因此饱和的氯水并不容易制得。而我们通常所用的氯水实际上很多都不可能是饱和的,其中次氯酸的实际浓度比前面提供的理论值还要低很多!1 实验改进

笔者认为,实际上只要解决了氯水中次氯酸的浓度、实验装置及照射光源等三个关键点,在教室演示实验时,上述存在的这些问题便可迎刃而解。通过实证研究,我们认为可对实验做如下改进:(1)提高次氯酸的浓度2

向水中通入过量氯气后,由于Cl与水的反应速度很慢,常规制法得到的新制氯水并不适宜立即用于氯水的光解实验。采用下列两种处理方法,效果都不错:

①将常规方法制得的新制饱和氯水,先装于棕色试剂瓶,密封后2在暗处放置1周后再用来实验,能让更多氯水中的Cl转化为HClO以提高后者浓度;23

②配制氯水时,将氯气(已用饱和食盐水洗气)通入NaCO溶3液或CaCO浊液中直至饱和。3,2CaCO+2HCl(稀)═══322233Ca(HCO)+CaCl, NaCO+HCl(稀)═══NaHCO+NaCl。由于233NaCO溶液或CaCO浊液等能与氯气反应后的产物盐酸反应生成碳酸氢盐,而不会与另一产物次氯酸反应,促进氯气与水反应的平衡正向移动,达到提高溶液中次氯酸浓度的目的。此法是实验室快速制备较高浓度次氯酸行之有效的方法。(2)重新设计实验装置

对原有实验装置进行改进,改进后的新装置见图1-2-2。需用到的主要仪器有:500mL广口瓶、分液漏斗、注射器(20mL)等。(3)选择实验替代光源

在我们演示该实验时,不可能做到教室内每次都有强烈的、直射的日光。而现在很多教室都已配备了投影设备,实验表明,必要时用投影仪光源替代日光是个很不错的选择。由于教学投影仪一般使用超高压汞灯泡作为光源,其波长范围十分适合光化反应,且能提供稳定的高强度光。与此同时,投影仪还能将实验现象及时投影出来,也便于全班同学的观察。2 实验操作(1)制备符合光解要求的氯水;(2)按图1-2-2所示组装实验装置。打开止水夹、分液漏斗玻璃塞及旋塞,由分液漏斗向广口瓶加氯水,直至注满;图1-2-2 改进后的实验装置(3)关闭止水夹,连上注射器,分液漏斗上口可塞一团滴有2NaOH溶液的棉花,可吸收少量挥发的Cl;(4)将实验装置置于日光(或投影仪光源)下持续照射,分液漏斗内氯水液面缓缓上升,约10min即可在广口瓶内收集到40~50mL的无色气体;(5)气体的检验:打开止水夹,分液漏斗内液面下降,广口瓶内气体进入并充满注射器。关闭止水夹,轻轻拉出推杆。将带火星的木条迅速插入注射器内,可观察到木条立即复燃。3 方案优点

改进后的实验方案主要有以下优点:(1)克服了光解时间、天气等因素对实验开展的局限,满足了课堂教学演示的要求;2(2)实验操作简捷、现象明显,也便于对生成气O的检验;(3)避免了氯水中氯气外逸可能引起的环境问题,更符合环保理念。

参考文献

[1]刘怀乐.谈谈氯水在化学教学中的几个问题[J].教学仪器与实验.2008(5):32—34.3检验CO气体新方法的实践与认识

如何检验CO气体,这是中学化学教学中一个不容我们回避的问题。2010年全国高考理综I卷第29题考查到了CO的检验方法,命题人设置的参考答案为:点燃气体,火焰呈蓝色,再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上,烧杯内壁的石灰水变浑浊。在特定题意背景下,选用点燃法检验CO的操作无可厚非,但这样的方法在通常条件下又并非百试百灵,中学阶段还有很多常见气体都会对该检验产生干扰。

我们知道,CO能与血液中的血红素发生反应,使血液由鲜红色转变为胭脂红色。基于这样的性质,苏教版《实验化学》(选修)教材在第38页的“汽车尾气成分的检验”拓展课题中建议使用新鲜鸡血检验CO,但实际操作时新鲜鸡血即使添加了抗凝剂也仅能保存数小时(夏秋季节气温较高时则将更短),新鲜鸡血不可久置给课题的正常开展带来很大不便。实际上,大学无机化学教材介绍的一般都是2利用CO的还原性进行检验,即常温下含磷钼酸铵的PdCl试纸或溶液222遇到CO会产生黑色的单质钯(CO+PdCl+HO═══CO+Pd↓+2HCl),但该检验用的试剂价格昂贵,中学实验室极少有配备的,笔者曾咨询了浙江省20多所省一级重点中学的化学教师竟发现其化学实验室无一配有,显然这种检验方法也同样不适用于中学实际。

综上可见,检验、鉴别、鉴定CO气体的方法有必要更新。下面拟想介绍一种新的检验方法,笔者在实际教学中使用时感觉比较实用,实验演示时教学效果也较好,以供同行们教学时酌情参考、选用。1 方法介绍1.1 实验原理+

常温下,利用CO的还原性能将银氨溶液中的Ag还原为黑色的银324单质。该反应的方程式可表示为:CO+2Ag(NH)OH═══(NH)233CO+2Ag↓+2NH。1.2 操作与现象(1)按图1-3-1所示组装实验装置并检查气密性;图1-3-1 CO检验装置(2)向分液漏斗及A、B、C三根具支试管中分别加入甲酸、浓硫酸、浓NaOH溶液和新配制的银氨溶液。打开分液漏斗旋塞(可适当微热具支试管A),在浓硫酸作用下滴入的甲酸迅速脱水生成CO气体;(3)室温(21.4℃)条件下,将生成的CO先洗气后再通入具支试管C中的银氨溶液,一般约20s即可观察到溶液出现明显的灰色浑浊,继续通CO浑浊颜色逐渐加深至黑色,静置后试管底部有大量黑色沉淀。而在上述相同实验条件下,将银氨溶液在试管中敞口静置,即使放置12h也不会出现明显的浑浊。1.3 实验分析

如果我们将反应后具支试管C中的溶液静置,并分离出上层清液2和底部黑色固体。若向上层清液中加几滴Ba(OH)溶液有白色浑浊,而直接向新配的银氨溶液中滴加时则不会有此现象,说明反应有生成;若将黑色沉淀用蒸馏水洗净后滴加浓硝酸,固体能全部溶解并有少量红棕色气体产生,继续滴加NaCl溶液能产生白色沉淀,说明黑色固体为单质银。+

可见,在室温下利用CO的还原性就能将银氨溶液中的Ag还原为2单质,该反应的原理类似于CO与PdCl的反应,实验的灵敏度也很高,能够检测到混合气体中微量CO的存在。如果我们将脱脂棉用新配的银氨溶液浸湿后放在已启动的汽车的排气管口,或者置于打开气阀门的煤气灶口(有煤气释放但未点着火),1min左右就能观察到脱脂棉发生“白色→茶色→淡蓝紫色→棕灰色→灰黑色”的颜色转化过程。3

需要说明的是,若我们常温下将HCHO、CHCHO等气体通过银氨溶液时并不会出现上述现象。此外,检验实验中通过用NaOH溶液洗气的方式可以去除CO中可能混有的一些酸性气体,从而避免了其中和银氨溶液等原因而可能生成一些沉淀对CO气体检验产生干扰。

值得一提的是,在做CO检验实验时,笔者还在具支试管C后面继续连接了一个沉浮式贮气装置(见图1-3-2,限于篇幅这里对其制作方法就不做过多介绍)用于CO的尾气处理,但无论笔者通过控制CO的生成速率、加大银氨溶液的浓度与用量还是增加气体与溶液接触面积等等多种手段,每次实验都能收集到大量的无色气体,点燃该气体火焰为淡蓝色。由此可见,CO与银氨溶液的反应虽然很灵敏,但实验吸收效率并不高,若用于CO的尾气处理未必是个好选择。图1-3-2 沉浮式贮气装置1.4 实验结论

室温条件下,银氨溶液与CO的反应灵敏度很高,现象明显,因此银氨溶液适宜用做中学阶段CO的检验试剂。但要指出的是,该方法不适合用来吸收CO尾气。2 方法评价

任何研究结论是否科学,有两条我们必须是要把握住的:一是要符合科学逻辑,在理论上站得住脚;二是要事实可靠,经得起实践的检验。通过以上的实验事实与分析,对于CO与银氨溶液的反应我们可以形成以下两点认识:(1)用银氨溶液检验CO,除具有装置简单、操作简捷、实验安全、现象明显等优点外,该反应的灵敏度也很高,少量气体在短时间2内即可使溶液出现浑浊,实验效果并不逊色于CO与PdCl的反应。此外,用来配制银氨溶液的试剂(硝酸银溶液和稀氨水)很常见,高中学生又熟谙相应的配制方法,这些都无疑成为该方法更利于推广应用的独特的教学优势。(2)银氨溶液虽适宜CO的检验,但并不适合用于CO的尾气处理。CO在银氨溶液中的吸收效率不高,无法彻底去除CO有毒气体;而且,硝酸银价格相对昂贵致使实验成本高,而实验中须用稀氨水配得的银氨溶液吸收液的浓度又相对偏低,诸多因素致使该方法并不适宜中学实验教学时用于CO的尾气处理。因此,有同行在《中学化学教学参考》杂志上撰文,其中采用上述方法来进行CO尾气的吸收,笔者认为这种做法实为隔靴搔痒、治标不治本的,并不能达到根除CO有毒气体的目的!

参考文献

[1]王祖浩,王程杰.普通高中化学课程标准实验教科书《实验化学》(选修)[M].南京:江苏教育出版社,2009.

[2]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室编.无机化学(第四版)下册[M].北京:高等教育出版社,2003.4铝的阳极氧化实验的反思与创新1 问题提出

出于强化学生对现代金属表面处理技术工艺的认识与体验的考量,教材编著者在苏教版《化学与技术》(选修)教材第67页的“活动与探究”中特意设置了铝的阳极氧化的模拟实验。为便于行文及探讨,教材方案摘述如下:

准备下列试剂、仪器和其他实验用品:2片铝(12cm×2cm)、碳棒、16%氢氧化钠溶液、20%硫酸、1%氨水、茜素溶液(或红墨水)、大烧杯(或玻璃槽)、直流电源(16V)、导线、滑动变阻器、电键。(1)把铝片浸入热的16%氢氧化钠溶液半分钟左右,洗去油污,去除表面的氧化膜。取出后用水冲洗干净。(2)如图1-4-1所示电解装置。固定好电极的位置,使阳极与碳棒阴极间距离约2cm,迅速将铝片浸入溶液,浸入部分约为全片的2/3,通电约25min。图1-4-1 铝的阳极氧化实验装置(3)断开电路,取出铝片。用1%氨水中和表面的酸溶液,再用水冲洗干净。(4)把铝片浸入茜素溶液2~3min,取出后用水冲洗,再放入沸水中浸煮5min。(5)取出铝片,擦干。观察铝片表面的颜色。为什么铝片2/3表面的颜色与其他部分不同?

上述方案看似非常完美,至今少有人对此有过质疑,笔者也尚未在中学化学教学专业期刊上查到与此方案相关的一些研究报道。但专门做了多组重复实验后,笔者深刻认识到铝的阳极氧化方案中还有些问题亟须解决,如实验装置、操作时间、电解电压等,觉得还很有必要对这些问题重新加以审视和讨论。2 探索过程2.1 对教材实验方案的分析与反思(1)同时进行2片铝的阳极氧化的做法值得商榷

不难看出,教材方案中用到滑动变阻器、电键等器材并选择了通过控制极间距同时氧化2片铝的实验方式,很明显是对铝的阳极氧化工艺方法的模拟,有浓厚的工业制法的影子。但这样的模拟方式虽说更贴近工业现实,能让学生近距离真实地体会铝的阳极氧化处理工艺,但相对复杂的实验装置对中学化学教学的开展是否适用?此外,在烧杯中同时进行2片铝的阳极氧化,无疑在使实验电路变复杂的同时,药品用量加大,准备和操作过程更繁琐、费时,而与只氧化1片铝相比似乎也并未显示出更多的新的教学功能,这不得不让我们反思如此操作是否真有必要?所以,同时进行2片铝的阳极氧化的做法值得商榷。(2)实验试剂、仪器的选择与使用还需重新审视

在新课程化学实验教学开展过程中,中学化学实验室药品的短缺不全是很多一线教师常常碰到的难题。记得开始研究此实验时,我校虽为浙江省一级重点中学,但笔者也同样苦于找不到首选的茜素溶液而只能以红墨水代替实验。但替代品的实验效果总是不令人满意,笔者重复了实验不下20次,观察到的却都仅仅是铝片呈现浅粉红色。因此,铝的阳极氧化实验亟须寻找一种对比效果好、比茜素更为常见的氧化膜染色剂。

此外,值得一提的是,若用大烧杯(或玻璃槽)进行实验,电解液硫酸的用量一般不会少于100mL,基于节俭原则与环保角度的考虑,这么大的试剂用量也是明显不适宜的,需要改进!(3)教材方案中部分实验条件尚待明确与优化

实施教材方案时,笔者最大的感受就是该实验耗时较长。细心的读者可能也早已发现,若严格按教材方案实验,要完成整个探究活动需时不少于35min。这对于总共只有40min的一节课教学现实来说,显然难以让人接受。

此外,教材方案还存在部分反应条件较难把握致使氧化膜染色效果差等问题。如教材方案中选用16V的直流电源,但未具体明示进行电解实验的电压是多少,是否意味着电压的高低对实验影响不大,让人捉摸不清;再如,方案中未注明实验温度,习惯上我们一般认为即为室温条件,但实验事实是在长时间的电解过程中,硫酸溶液的温度不可避免会上升,有时升高幅度甚至是很大的,那么温度的变化对实验结果影响怎样等等,在具体的实验操作过程中不得不需要我们作出审慎思考。2.2 实验探究过程

笔者在实验探究时出于简化操作、节省药品等的考虑,减少了阳极的铝的用量,并将电解容器换为U形管(总体积约40mL),简化后的实验装置见图1-4-2。结合上述对实验中存在问题的分析,最终确定对实验温度、硫酸浓度、铝的形状、染色剂的选择等影响因素进行探讨,以期获得最佳的实验效果。

实验1 实验温度的影响

按图1-4-2所示组装装置,将盛放25mL左右的20%硫酸的U形管放入不同温度的水浴中进行实验对比。控制10cm×0.8cm的铝片为阳极(已预先用NaOH处理,全片的2/3浸入电解液),以16V直流电压恒定电解25min后洗净,再分别用工业用茜素溶液染色、沸水加热封孔处理,观察并比较铝片表面的染色情况。图1-4-2 实验装置表1 实验记录

可见,温度对铝的阳极氧化的实验效果有很重要的影响。由于较3+高温度下,阳极上铝片的溶解速度加快,形成Al后进入溶液的量较多,因此最后电解液冷却时在U形管底可观察到白毛状沉淀物(硫酸铝晶体),与此相对的,要在铝片表面形成厚而完整的氧化膜就显得很困难,最终导致实验效果差甚至不成功。实验1告诉我们,控制电解液温度在0~20℃实验效果比较理想。

笔者还想指出的是,由于相同条件下,电压过大将导致电解液温度的迅速上升,不利于铝氧化膜的形成,建议10V左右较为适宜。此电压下电解液温度始终能保持在室温附近,不需额外水浴冷却。

实验2 硫酸浓度的影响

在室温(15.2℃)下,以不同浓度的硫酸电解液为实验研究变量。用10V直流电压电解氧化阳极铝,在控制其他影响因素相同前提下按实验1步骤与内容分别进行探究,并通过对比经阳极氧化后铝片的染色效果来衡量氧化膜的形成质量。表2 实验记录

据文献获悉,对于硫酸电解液来说,随着浓度的不断增大,铝表+面氧化膜的厚度会先增大而后减小。这种变化归根到底是H的浓度+的变化造成的,H的浓度对氧化铝膜厚度有两方面的影响:一方面+增大H浓度,相同电压下电流密度的升高会促进氧化铝膜厚度的增++加;另一方面,增大H浓度也会加速氧化膜的溶解。因此随着H的浓度升高,首先前者占主导,膜厚度增大;当其浓度升高到一定值时,后者开始占主导,此时膜厚度开始减小。电解液的浓度很低时,氧化铝膜很难形成;而过高时酸液的腐蚀性又会将氧化层溶解掉。因此,在制备过程中,电解液的浓度应控制在一定的范围内。

我们不难发现,在实验2选择的硫酸浓度范围内,阳极氧化后的铝片表面都能显现明显的染色现象,但在浓度为10%~25%时对比效果最佳,说明铝表面生成的氧化膜状态较好。基于试剂节省的考虑,综合实验2结果,笔者认为在选择硫酸浓度为15%时最合适。

实验3 铝电极形状影响的比较

在常温下选用铝片和铝条按图1-4-2所示装置进行实验。电源电压为10V,硫酸浓度15%,其他具体条件和操作与实验1同。

结果表明,铝条表面积较铝片更小,阳极氧化时形成的氧化膜致密而且速度快,因此染色时更为均匀明显,并且可大大节省电解所需的时间,实际上只要3~5min即可达到很好的效果。此外,值得一提的是,铝条无论是实验前碱洗处理还是后续的染色、热水封孔操作都可在试管中进行,而铝片一般要在烧杯中完成(宽度较大时不易放入试管),这不仅方便了操作也节省了药品。综上所述,笔者认为选用铝条比铝片更适宜该实验。

实验4 染色剂替代品的探索

由于中学化学实验室茜素不常见,而红墨水的效果又不是很理想,因此有必要寻找一种更合适的可替代的染色剂以利于该实验的进行。笔者挑选了几组常见试剂做染色剂,分别对经阳极氧化后的铝条作染色实验对比,具体结果见表3。表3 实验记录

所以,像品红、亚甲基蓝等中学阶段常见的有色物质并不适合做463本实验的染色剂,而用K[Fe(CN)]溶液与FeCl溶液组合的染色法不但实验效果很好(明显的普鲁士蓝色),染色操作简捷,药品也相对更为常见。3 研究结论3+

当铝做阳极进行电解时,铝条表面形成氧化膜和以形成Al溶入电解液是两个竞争的过程,很多因素都会影响到最终形成的氧化膜的质量。综合上述分析与实验探究的结果,笔者认为铝的阳极氧化实验更优化的实验条件(或方法)总结为:(1)控制直流电压在10V左右,能维持电解液温度始终保持在0~20℃;(2)选择电解液硫酸的浓度为15%;(3)减少阳极铝的用量并以铝条替换铝片进行电解实验,只需电解3~5min;463(4)用K[Fe(CN)]溶液与FeCl溶液组合染色法代替茜素(或红墨水)染色。4 方案改进

笔者建议以图1-4-3作为本实验的装置图,并对教材方案优化创新,具体的操作步骤为:图1-4-3 改进后新装置

准备下列试剂、仪器和其他实验用品:铝条(10cm)、碳棒46(或铜条)、NaOH浓溶液,15%硫酸、0.1mol/LK[Fe(CN)]溶液、30.1mol/LFeCl溶液、小型U形管、小试管、学生电源(最大电压16V)、鳄鱼夹(2个)、铁架台(带铁夹)、导线。(1)把铝条浸入NaOH浓溶液半分钟左右,洗去油污,去除表面氧化膜。取出后用水洗净。(2)按图1-4-3组装好电解装置。用鳄鱼夹夹住两电极,使铝条全长的1/2浸入硫酸,用10V电压电解约3~5min。断开电路,取出铝条,用水冲洗干净。46(3)将铝条在盛满0.1mol/LK[Fe(CN)]溶液的小试管中浸泡31min,取出洗净后,再放入0.1mol/LFeCl溶液中染色30s。(4)取出铝条,洗净擦干,观察铝条表面颜色。为什么铝条1/2表面颜色与其他部分不同?

实践表明,改进后的新方案一般在10min内即可完成整个实验过程,更贴近日常教学实际,实验效果也非常理想。

参考文献

[1]王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书《化学与技术》(选修)[M].南京:江苏教育出版社,2009.

[2]黄伯贤,井红旗.多孔阳极氧化铝膜的生长规律[J].河北师范大学学报(自然科学版).2006,30(3):301—304.5一种盐桥制作的新方法

苏教版《实验化学(选修)》第62页研究电化学问题时提到铜锌原电池(又称丹尼尔电池)的两种电解质溶液之间需要用盐桥连接起来。利用盐桥可沟通两个半电池,降低液接电势,保持电荷平衡,使反应得以继续进行。但一般实验室并无现成的盐桥,通常都是随用随制,其传统制备方法是:“将30gKCl溶于100ml蒸馏水中形成饱和溶液(约4.2mol/L),用2g的琼脂或琼胶和水加热煮沸后,趁热倒满U形管两边,冷却即可成为盐桥,U形管两端以多孔沙芯(或脱脂棉)密封防止电解质溶液间的虹吸。”笔者按此方法制作盐桥应用于实验后发现电流表指针偏转较小,现象不明显。

经过反复实验与反思,认为传统制法存在很多问题,如:①U形管尺寸单一无法满足不同需要,不同原电池所需的盐桥需要预先截取,为盐桥制作带来不便;②琼脂趁热填充时容易在U形管内残留气泡,影响实验效果;③琼脂、电解质等原料用量太多,实验成本过高……为此,笔者利用医用废品输液软管与注射器等进行改进制得新型盐桥,较好地克服了上述不足。具体制作方法如下:1 琼脂的熬制

将琼脂固体在研钵中磨细后称取0.5g,置于小烧杯中加50mL蒸馏水。酒精灯加热至沸腾后慢慢熬制10~15min,直至琼脂呈米黄色糊状并无明显颗粒状。然后加入4gKCl搅拌均匀,继续加热1~2min。2 软管的处理

洗净一套废弃的输液软管,按不同需求截取一定长度的软管(不能截取输液管胖肚部分,否则琼脂灌制困难),备用。3 盐桥的制作

按右图所示,将软管的一端与注射器相连,另一端没入琼脂液中,趁热用注射器将整条软管吸满琼脂,软管内无空气气泡存在。冷却至室温,按需求截取盐桥的长度与段数。笔者发现,若截取多段等长软管扎成束状组成多组盐桥装置,虽没有倍增关系但可使电流明显增强。

实践表明,该方法制作简单,药品消耗少,盐桥长度可随意控制,实验现象明显,有此需要的同行不妨一试。6对硫酸根离子检验方法的新认识

硫酸根离子检验是中学化学教学中一个重要的知识点,在中、高考时常有涉及考查检验方法的试题。众所周知,公认的硫酸根离子检验方法严密而细致的论述为:先向待检溶液中加入盐酸酸化,无白色2沉淀时再加入BaCl溶液,如果能生成白色沉淀即可证明待检溶液中有硫酸根离子。无论是现行的中学教材还是一些大学用书,都能看到这样的介绍,很多同行对此也深信不疑!笔者也曾如是,直到一次课堂实验的意外让笔者对这种检验方法有了更为深刻的认识。

高二下学期在苏教版《实验化学》教材的牙膏中某些主要成分检验实验的教学时,笔者原想趁机复习一下高一已学的、、-Cl等离子检验方法,便在原有实验方案基础上增设了一组探究实验。同学们将牙膏样品(中华牌牙膏清新系列)加蒸馏水后搅拌、静2置并取上层澄清溶液为样品,在滴稀盐酸酸化后再加BaCl溶液检验时,却意外发现会出现明显的白色浑浊。但无论是教材中的牙膏成分表,还是出产厂家的产品说明,我们都未发现牙膏中含可溶性硫酸盐的只字介绍。这一意外现象令笔者也着实困惑不已。课后,笔者又重新走进实验室,对该实验做深入研究。

笔者重新用该牙膏加蒸馏水并搅拌、静置,配制了澄清液(若静置后溶液仍不够澄清,必要时需离心处理)。但取澄清液滴几滴稀盐2酸酸化后,滴加BaCl溶液白色沉淀如期而至,重复多次实验结果依旧。当笔者更换市场上常见的其他品牌的一些牙膏产品用于试验时,有趣的事情却发生了:部分品牌的牙膏的澄清液白色沉淀明显,有些牙膏的澄清液中白色沉淀较少,而有些则几乎看不到浑浊现象。笔者还发现,澄清液能出现白色浑浊的牙膏产品的说明书上清一色地注明含可溶性氟盐(添加了氟化钠或单氟磷酸钠),即均属含氟牙膏。难道溶液中F-的存在对的检验会有影响?笔者又做了下面实验。4

实验1 用小试管取绿豆大一小粒NHF晶体(因本校实验室无NaF,故以此代替),加2mL蒸馏水振荡溶解。用1滴1mol/L盐酸酸化,2用pH试纸测得该溶液的pH值约为2。滴加2~3滴0.1mol/L的BaCl溶液,立即看到原澄清溶液中出现白色浑浊。4

实验2 向盛有绿豆大一小粒NHF晶体的小试管中加1mol/L稀盐酸2约2mL,振荡溶解得澄清溶液,再滴加2~3滴0.1mol/L的BaCl溶液,溶液无明显变化。

查得氟化钡与氟化钙相似,同为白色固体且难溶于水,298K时-7-sp2氟化钙的K=1.84× 10,当BaCl溶液滴至含F的溶液中会产生明显的白色浑浊。从文献上我们还获知,氟化钙在酸性溶液中的溶解度会稍增大。虽然实验1的澄清液已预先酸化至溶液明显酸性(pH=2),242但遇BaCl时仍会浑浊,而实验2在NHF晶体溶于稀盐酸后再加BaCl溶液时,则始终不会有白色沉淀生成。实验事实表明,用于酸化的盐2酸用量的多少对最终溶液中加BaCl后是否产生沉淀有直接的影响。实际上,如果我们向实验1酸化后得到的浑浊液中继续滴加1mol/L的盐酸并不断振荡,当盐酸滴到16滴时溶液最终也会变为澄清,测得此时混合液的pH约为1。4

实验3 向盛有绿豆大一小粒NHF晶体的小试管中加0.1mol/L稀盐酸约2mL,振荡溶解得澄清溶液,再滴加2~3滴0.1mol/L的BaCl2溶液,溶液中浑浊现象不明显,振荡几分钟并静置,试管底能看到极少量白色沉淀。若在控制其他用量不变前提下适当增大盐酸浓度重复上述操作,即使长时间振荡试管,溶液中也不再出现白色沉淀。

失之毫厘,谬以千里,细节也可能决定成败。因此,做任何化学实验我们都应处理好一个度,溶液的“酸化”有时候并不一定仅仅要求简单地使溶液至酸性就可以了。我们在用上述方法来检验硫酸根时,-如果向样品中的加酸量不足致使溶液酸化处理不到位,那么F的存在也可能干扰我们对现象的观察与判断。可见,在硫酸根离子检验时,用于酸化的盐酸的浓度及用量应适当大些。实践证明,在通常实验状2+-况下(即溶液中Ba、F浓度不是很大时),只要控制好溶液的pH<-1, F对本实验的干扰即可忽略,这一点还是应该引起我们注意的!

参考文献

[1]张天蓝.无机化学(第5版)[M].北京:人民卫生出版社,2009.

[2]马世昌.化学物质辞典[M].西安:陕西科学技术出版社,2002.7对卤代烃消去反应实验中几个问题的思考与探索

苏教版《有机化学基础(选修)》教材第62页设置了溴乙烷与KOH乙醇溶液发生消去反应的探究实验,在最新的浙江省所用的版本(2009年6月第3版)中将溴乙烷更改为1-溴丙烷,并对实验装置与操作进行了适当修改。

基于多年的实验教学经历,笔者经常听到同行反映该实验成功率不高,操作过程中且极易发生倒吸现象。仔细琢磨之下,我们认为卤代烃消去实验中还有些问题需要解决,并为此进行了多方位、多角度地思考与探索,以期寻求到一种更完善的实验装置与方法。1 问题探索1.1 新版教材中将溴乙烷更换为1-溴丙烷合适吗?

若用溴乙烷做消去反应的反应物,由于其沸点低(38.2℃),实验时很容易在较低的温度即发生暴沸而导致大量汽化,致使在后续洗气与检验装置中大量液化而出现严重的油水分层现象;再者,反应物的大量损耗也直接影响到乙烯的量。基于此,笔者认为新版教材中选用其他卤代烃代替溴乙烷无可厚非,但是否选择1-溴丙烷则有待商榷。

①在卤代烃中,脱去卤化氢的反应以叔卤代烃最易进行,其次为仲卤代烃,伯卤代烃较难。无论是溴乙烷甚或1-溴丙烷的反应速率均较低、生成产物烯烃很慢,而与1-溴丙烷同碳的2-溴丙烷理化数据相近、在同等条件下发生消去反应要容易得多:2-溴丙烷约为溴乙烷反应速率的9.4倍,1-溴丙烷则仅为2倍左右。

②从教学成本角度讲,在保证实验效果前提下,应尽可能选择低成本的廉价试剂。从2009年4月的化工品报价看,纯度99.5%的1-溴丙烷与2-溴丙烷的出厂价分别约为20000元/吨、13000元/吨,即2-溴丙烷价格仅是1-溴丙烷的2/3,具有明显的价格优势。

因此,笔者认为教材的做法是“修”而不“正”,2-溴丙烷无疑是该实验更好的选择。1.2 如何做到防倒吸提高实验安全性?

由于卤代烃与乙醇的沸点都比较低(小于100℃),若按教材装置图采用酒精灯直接加热方式,则会发生液体暴沸,试管内气流不稳定而引起倒吸,笔者做了以下进行改进:

①采用水浴加热,控制受热温度;

②补加碎瓷片,防止暴沸;

③使用长导管进行冷凝回流,防止反应液剧烈汽化“喷涌而出”。41.3 检测产物是否必须选用酸性KMnO溶液?4

众所周知,检验烯烃无论选用溴水还是酸性KMnO溶液,实验现象都很明显,实验效果都能满足化学教学的实际要求。那么该实验4是否必须选用酸性KMnO溶液检测产物呢?笔者用这两种试剂分别与乙醇液体、乙醇蒸气进行实验,实验结果如下表所示。两种试剂分别与乙醇液体、乙醇蒸气的实验4

实验表明,少量乙醇就可使酸性KMnO溶液褪色,蒸气状态下褪色更快更明显;对于溴水,乙醇无论是液体还是蒸汽均无法使之橙色褪去。教材中设计除杂装置的主要目的是为了减少乙醇蒸气对实验的干扰,但用水洗气的效果不敢苟同;再者,增加水洗装置会使实验倒吸的可能性大为增加。既然用溴水检验丙烯现象明显,乙醇也不会再干扰产物的检验,那么选择溴水检验烯烃洗气装置便可省略,简捷安全,我们又何乐而不为呢?2 实验改进

综合以上问题的分析与探索,笔者认为改用2-溴丙烷为反应物,以溴水做丙烯的检测试剂比较合适。在实验装置与方法上建议大家可如此改进:①省略洗气装置;②变酒精灯加热为水浴加热;③使用碎瓷片,并可增加干燥管防倒吸装置(不加一般也问题不大); ④用长导管对反应物冷凝回流。实验装置如图1-7-1所示。图1-7-1 改进后的实验装置3 导学思考

①化学教学毋庸置疑是要有培养学生认识物质的意识,也要培养学生环境意识与安全意识,不过别忘了在市场经济大背景下还要培养一定的经济意识,这一点是很容易被忽略的。尽管中学实验对试剂消耗量不大,未必能节省多少,但关键是我们教师自身在教学活动中要有这种潜意识。

②哲学大师梁漱溟有句名言:始于微细,末于光大。虽然在这样的基础化学实验中不会有什么光大之处,但若能通过引导学生进行思考、分析、探索、改进,对于培养其“成功在于细节”的意识、感受探究过程则是很好的素材,也与当下新课程教师提出问题学生解决问题的理念不谋而合。但反思我们的教学现实,我们又做了多少越俎代庖的傻事,剥夺了多少学生感受知识的良机呢?

③化学是以实验为基础的学科,随着教学改革的深化,实验部分在中学学科教学中所占的比例不断上升,但化学教材中的实验甚至是一些被公认的经典实验细细揣摩后也未必是“完美”的,我们很有必要满怀质疑地去再实践、再认识,也许在司空见惯之处正留着一片广阔的空间等待着我们去修正、去创新!

参考文献

[1]王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书《有机化学基础》[M].南京:江苏教育出版社,2009.

[2]王祖浩.普通高中化学课程标准实验教科书《有机化学基础》[M].南京:江苏教育出版社,2008.

[3]周仁鸽.溴乙烷消去反应的实验条件探究[J].化学教学.2009(8):44.

[4]章烨.有机化学[M].北京:科学教育出版社,2006:291.

[5]http://www.chemworld.com.cn/price.jsp? kid=13499.8铜镜、银镜实验的一体化方案设计

在2011届高三第一轮复习时,笔者为了加深学生对乙醇催化氧化及乙醛的银镜反应实验的认识,对原教材中两个相对独立的实验方案重新整合进行一体化设计。新的方案在增强实验趣味性的同时,也提高了学生的记忆效率,效果很好!现作简要介绍,与广大同行共享。1 反应原理2 实验装置图图1-8-1 一体化实验装置3 操作步骤(1)氧化铜覆盖层的制备:取一石英两通管(或硬质玻璃两通管)水平放置,往其中一端口附近加约1g硝酸铜晶体。酒精灯加热使之熔化,轻轻转动两通管,使熔化的硝酸铜溶液均匀地覆盖在两通管内壁上。继续加热使硝酸铜分解逐渐转化成黑色的氧化铜覆盖层,至覆盖层中无蓝色颗粒物且管口不再产生红棕色气体时说明硝酸铜已分解完全,停止加热,冷却至室温后备用。(2)按如图1-8-1组装一体化实验的装置图并检查装置气密性,然后在两通管的另一端加一团预先浸润无水乙醇的脱脂棉,在洁净的小试管中加入3~5mL银氨溶液。(3)打开止水夹,用酒精灯集中加热氧化铜覆盖层,开始时小试管内的长导管口有少量气泡生成,后又逐渐消失,而黑色的覆盖层则因在脱脂棉球中挥发出的乙醇蒸气的作用下会逐渐变红,最终形成光亮的铜镜。(4)用气唧向装置内鼓入空气,原本光亮的铜镜又立即变成黑色;停止鼓气,30s内又变成红色铜镜。如此操作,两通管内覆盖层能反复出现黑色、红色的转化。(5)关闭止水夹,熄灭酒精灯,能明显闻到小试管内的溶液带有乙醛的刺激性气味。继续向烧杯中加入沸水,约1~2min内试管内壁上即可出现光亮的银镜。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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