化學實驗的四個“異常”現象及問題成因分析

鐘子敏

【關鍵詞】化學實驗 異常現象 成因分析

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）08B-0065-02

化學是一門以實驗為基礎的自然學科。人教版初中化學教材（下同）中的許多實驗不僅能很好地讓學生掌握基本的實驗操作技能，而且通過實驗能很好地說明一些概念、原理，體現反應的規律，能極大地激發學生的興趣，增強學生的動手能力。實驗中學生如實記錄實驗現象是不可缺少的一個重要環節，對于在實驗中出現的“異常”現象，我們不能忽略而不加以探究。下面筆者列舉學生或老師在實驗中常遇到的“異常”現象，并對這些“異常”現象及問題產生的原因進行分析，提出自己的看法或建議。

現象一：對硫酸銅與氫氧化鈉反應產物加熱至沸，沉淀不會變黑。

[成因分析]向2ml氫氧化鈉溶液滴幾滴硫酸銅溶液，此時有三種情況：①氫氧化鈉溶液過量；②氫氧化鈉與硫酸銅恰好完全反應；③硫酸銅過量。

若氫氧化鈉過量，可得產物為藍色絮狀的氫氧化銅沉淀，加熱后成黑色的氧化銅沉淀；若氫氧化鈉恰好與硫酸銅完全反應，可得產物為藍色絮狀沉淀，久置后上層清液無色，即生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉，加熱后生成黑色氧化銅沉淀；若硫酸銅過量，則會發生反應：4CuSO4+6NaOH

=Cu4（OH）6SO4↓+3Na2SO4，該反應生成的是溶解度極小的綠色的堿式硫酸銅，該堿式硫酸銅也可寫成CuSO4·3Cu（OH）2，對堿式硫酸銅加熱煮沸是沒有任何變化的，所以對沉淀加熱至沸時沉淀不會變黑。

因此，正確的做法是將稀的硫酸銅溶液滴加到稍過量的稀氫氧化鈉溶液中，只要注意溶液的溶質質量分數和滴加的量，就可看到預料中的現象了。

現象二：硫酸銅與碳酸鈉混合后有藍色沉淀生成，該沉淀是碳酸銅嗎？

[成因分析]實際上，碳酸銅在水中是不存在的，目前尚未制出純凈的碳酸銅。原因是：碳酸鈉和硫酸銅溶液接觸后進行了雙水解。碳酸鈉是強堿弱酸鹽，硫酸銅是強酸弱堿鹽。碳酸鈉溶液里是碳酸根水解，產生的是OH-和HCO3-，而硫酸銅溶液，是Cu2+水解，產生H+和氫氧化銅膠體，兩溶液混合，則由于發生的中和作用，使溶液中的[CO3][2-]和Cu2+的水解程度得到大大提高，這樣氫氧化銅就聚集成沉淀，而HCO3-與H+結合成H2CO3，再分解成CO2氣體，所以生成沉淀的同時也有氣泡產生。總的方程式為：2CuSO4+2Na2CO3+

H2O=Cu2（OH）2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑，所以在溶液中，不存在碳酸銅，而是以氫氧化銅為主，以及少量的堿式碳酸銅的形式存在。

由于這里涉及水解的知識，對于初中學生來說，不宜進行深入拓展。因此，筆者建議：在解釋此類現象時宜采取個別提問、個別解釋的做法。

現象三：往氫氧化鈉溶液滴入酚酞溶液變成紅色后，一會兒，紅色變淺甚至消失。

[成因分析]要弄明白產生這種異常現象的原因，我們先得從酚酞指示劑的變色原理說起。酚酞是一種弱有機酸，它的變色范圍是pH為8.0～10.0，酚酞的結構在pH>8及pH<8的環境下會發生改變。在酸性溶液中，H+濃度較高時，形成無色分子，隨著溶液中H+濃度的減小，OH-濃度的增大，酚酞結構發生改變，并進一步電離成紅色離子。當pH為8.0～10.0時呈現紅色醌式或醌式酸鹽，但在堿性介質中很不穩定，當遇到較濃的堿液，它的結構又會轉化成無色的羧酸鹽式。所以當在較高濃度的氫氧化鈉溶液中滴加酚酞溶液，開始由于酚酞試劑沒有馬上擴散，酚酞局部濃度較高，局部顯現紅色；當酚酞溶液擴散后，氫氧化鈉濃度偏高，酚酞溶液又變為無色。

因此，做氫氧化鈉溶液使酚酞顯色實驗時，要用稀的氫氧化鈉溶液，溶質質量分數不超過24%。

現象四：紫色石蕊溶液遇到氫氧化鈉等堿性溶液變藍色，但該現象很不明顯。

[成因分析]石蕊的主要成分為石蕊精（又名石蕊素）和紅石蕊精的堿金屬化合物，還有生物堿、紅粉苔酸、苔紅素等，再從地衣中得到藍色著色劑。由于石蕊試劑中紅色素雜質的干擾，使顏色偏紫，現象不明顯。

做法是這樣的：取1g石蕊顆粒，研碎轉移至100mL燒杯內，加入50mL95%的乙醇溶液，邊加熱邊攪拌，剛沸騰時停止加熱，趁熱過濾得到濾渣，這樣乙醇溶解了部分雜質，進而消除部分干擾。取該濾渣于燒杯中，加入100mL水攪拌過濾，所得濾液為藍紫色，用pH試紙測得pH=9（說明市售石蕊中含有堿性雜質，干擾了石蕊的變色反應），這時取0.2g無水乙酸于燒杯中，加入50mL水配成稀乙酸，向該pH為9的濾液滴加稀乙酸，邊滴邊攪拌，調至pH=6時即可。用這些調成弱酸性的石蕊溶液滴到稀HCl中，呈明顯紅色，滴到水中顯紫色，滴到稀NaOH溶液中呈明顯藍色，從試管口俯視現象更明顯。

因此，在教學中，筆者建議：先把市售的石蕊經上述處理，然后再做實驗，就不會有異常現象發生了。

現象五：把鮮雞蛋放入足量稀鹽酸中不會出現自動沉浮的現象。

這是九年級化學下冊第78頁中的一道習題。在教學參考書中的答案是說“雞蛋能上下移動，自動沉浮”。但經過我和學生做該實驗后，得出了與課本不同的現象和結論。我們的理由是：蛋殼中除了碳酸鈣之外還有蛋白質纖維和粘多糖類。這些物質形成的膠狀物把產生的CO2“包裹”起來，使CO2不能輕易地脫離蛋殼。這時需要用藥匙把表面的氣泡刮掉，浮在液面上的雞蛋才會下沉，所以雞蛋放在一定濃度的稀鹽酸中并不會“主動”下沉。根據我們的實驗結果，所用的鹽酸的溶質質量分數在1%～2%之間比較合適。而且要人為地刮掉蛋殼表面的氣泡，雞蛋才會下沉。

由于習題描述的現象與事實有出入，因此在教學中，筆者建議這道題以家庭小實驗的形式來進行（在家里完成下列實驗）：將一個洗干凈的雞蛋完整地放入玻璃杯中，再向杯中倒入食醋，使液面高于雞蛋約1cm。

（1）30秒后觀察，雞蛋表面聚集了很多小氣泡，并不斷增多、變大，小氣泡中的氣體是 ，發生反應的化學方程式為 。

（2）大約4分鐘后，可觀察到雞蛋自動上浮，浮出水面后部分氣泡消失，輕輕刮掉附在蛋殼表面的氣泡，雞蛋隨即下沉。在討論雞蛋為什么上浮時，三名學生分別說出了以下三個原因，其中符合科學道理的是 。

甲：生成的氣體聚集在雞蛋的表面，增大了排開液體的體積。

乙：蛋殼發生了化學反應，使雞蛋的質量減輕。

丙：醋酸發生了化學反應，使溶液的密度減小。

筆者對上述幾個“異常”現象及問題進行了成因分析并提出做法建議，也許是班門弄斧了，但無論是以偏概全，還是以俗掩精，如果能對老師們有所幫助或起到拋磚引玉的作用，也算是為化學教學略盡微薄之力吧。

（責編 林 劍）