一支試管中系列實驗的教學實踐

韓竹海

摘要：教學實踐中將連續的反應或前后比較的反應在一支試管中進行，操作變得簡單，信息更加豐富，學生充分感受到物質世界的生動變化，調動了學生學習化學的積極性，促進了學生長時間的深刻思考，提高了學生思維的質量。

關鍵詞：化學實驗；試管；連續反應

文章編號：1008-0546（2016）08-0096-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.032

試管是化學實驗中常用的儀器，用作少量試劑的反應容器，在常溫或加熱時使用。高中化學中有一些系列實驗可在一支試管中進行，這些實驗非常適合學生分組活動。隨著不同試劑的先后加入，試管中產生了連續的可視性的變化，學生可以從中感受到物質世界的生動變化。系列實驗中豐富實驗現象的呈現增加了信息容量，促使學生長時間的深度思考，能夠培養學生的專注力和思維的深刻性，而簡單儀器的使用和簡便的操作要求能讓更多的學生參與到實驗活動中，能夠提高學生的動手操作的積極性。筆者在這方面的幾個具體教學實踐呈現如下，以期拋磚引玉。

一、含鋁化合物的性質

1. 取一支試管（試管1）加入2mL 2mol/L AlCl3溶液，滴加6mol/L NaOH溶液，產生白色膠狀沉淀，沉淀量逐漸增多，將之分一半至另一支試管（試管2），在試管1中繼續滴加NaOH溶液，沉淀慢慢溶解，直至完全消失，得到澄清溶液，將澄清溶液倒一半到另一支試管（試管3），向試管1中滴加6mol/LHCl，產生白色膠狀沉淀，沉淀量逐漸增多，繼續滴加HCl，沉淀慢慢溶解，直至完全消失。

向試管2中滴加足量的6mol/L氨水，沉淀并不溶解；取一根潔凈的玻璃管，插入試管3中，通過玻璃管向澄清溶液中吹氣，不一會兒，可以看到溶液變渾濁，得到白色膠狀沉淀。

2. 試管1中涉及的反應有4個：

二、亞鐵和三價鐵之間的相互轉化

1.取一支試管加入2mL 0.1mol/L FeCl2溶液，滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加新制的氯水，（注意：暫時不振蕩），看到溶液的上面一部分變紅，振蕩試管，紅色褪去，在褪色后的溶液中滴加雙氧水，溶液又變紅，加入研碎的維生素C的藥片，充分振蕩，紅色又褪去。

2. 一支試管中涉及的反應有：

由于配制FeCl2溶液時加入了鐵屑，且使用之前將FeCl2溶液搖動了一下，故向FeCl2溶液加入新制的氯水后不要急于振蕩，等看到有變紅的現象后再振蕩，以便能“看清”亞鐵和三價鐵之間的相互轉化。實驗中的維生素C是從藥店自行采購的，維生素C具有較強的還原性，也可以將Fe3+還原為Fe2+，正常人體里所含的鐵，差不多有3/4以Fe2+離子的形式，結合在一種能攜帶O2的血紅蛋白中，若誤食亞硝酸鹽（具有較強氧化性）則導致血紅蛋白攜氧能力降低而中毒，服用維生素C可解除亞硝酸鹽中毒，這也是一則學以致用的鮮活的案例。

三、碘單質及其化合物的性質

1. 配制碘酒溶液：稱取2gI2、1.5gKI，用75%乙醇溶解、稀釋到100mL。

2. 取一支大試管，加入10mL水，再滴加2～4滴碘酒，無色的水變成啤酒色。向試管中加入少量新制的SO2水溶液（試管口塞一團浸有NaOH溶液的棉花球），振蕩試管，片刻后啤酒色變成無色透明。繼續向試管內加入少量雙氧水，溶液呈現淺棕黃的啤酒色（如果變色不明顯，可以滴加幾滴稀硫酸）。取掉棉花球，向試管內加入少量餅干屑，略振蕩一下試管，溶液變成深藍色。向試管內加入4mL 6mol/L NaOH溶液，略振蕩一下，深藍色褪盡，溶液變成濁白色。

3.一支試管中涉及的反應有：

該實驗中用餅干屑代替淀粉，淀粉遇到碘單質變藍；其中SO2水溶液也可以由多根火柴頭燃燒產生的氣體來代替，實驗現象同樣明顯。這些做法進一步增強了實驗的趣味性，學生也能夠感受到生活中處處是化學。

四、二氧化硫的漂白性

1. 取一試管加入SO2水溶液，再滴加品紅試液，在試管口套上小氣球，加熱試管，品紅溶液褪色，待冷卻后，溶液又恢復紅色。

2. SO2與水反應生成亞硫酸，亞硫酸和某些有色物質反應生成不穩定的無色物質，受熱分解后的SO2收集在氣球中，冷卻的過程中再次溶于水表現漂白性。如果在試管中加入氨水，再滴加酚酞試液，重復剛才的操作，也能看到類似的現象。這是由于氨水中的一水合氨不穩定，分解揮發后，溶液的堿性下降，紅色褪去，冷卻后，氨氣重新與水化合、電離，堿性恢復，遇到酚酞又變紅。

五、濃硝酸的性質

1. 取銅絲和鐵絲各一根，將下端繞成螺旋狀，插到橡膠塞上（兩者要稍分開，銅絲和鐵絲都可以上下抽動）。

2. 取一支試管（試管1），向其中加入濃硝酸（只要能浸沒銅絲和鐵絲的螺旋狀部分），塞上帶有銅絲和鐵絲的橡膠塞，將銅絲和鐵絲同時插入到濃硝酸中。可以看到銅絲表面產生大量氣泡，銅絲附近溶液呈現藍綠色，而鐵絲表面無明顯的變化。向上拉銅絲和鐵絲，使它們離開濃硝酸。拔開橡膠塞，迅速在試管口塞一團浸有氫氧化鈉溶液的棉花球。取另一支試管（試管2），加入硫酸銅溶液（硫酸銅溶液要可以浸沒鐵絲的螺旋狀部分及以上的1～2cm），用水將銅絲和鐵絲的下端沖洗后，重新塞到試管2上，將鐵絲和銅絲同時插入到硫酸銅溶液中，可以看到鐵絲和銅絲的螺旋狀部分無明顯現象，而鐵絲浸沒在硫酸銅溶液中的螺旋狀以上的那部分覆蓋有一層紅色物質。

3. 鐵比銅活潑，而常溫下，兩者遇到濃硝酸的時候，銅與濃硝酸反應劇烈，鐵與濃硝酸卻“靜悄悄”的，這是由于鈍化的原因，鈍化層使得鐵與硫酸銅不接觸，故不能發生置換反應。

六、鋁和氫氧化鈉溶液反應

1. 金屬和堿溶液反應比較特殊，學生對該反應很是費解，總是記不住反應的化學方程式，甚至有學生想當然的寫出鋁置換出氫氧化鈉中鈉這樣荒唐的化學方程式。取一支試管，加入少量鋁粉，再加入氫氧化鈉溶液，振蕩后等一會兒（將表面的氧化物反應掉），開始劇烈反應，用拇指捂住試管口，移近酒精燈的火焰，聽到輕微的“噗”的聲音。這時可以直接將試管口靠近酒精燈的火焰，生成的氣體被點燃，且火苗越竄越高。由于玻璃中鈉元素的影響，火焰呈現黃色，但是明亮的火焰能夠證明產生的是氫氣。這一現象的沖擊力強，留給學生的印象必然深刻。

2. 在一支試管中完成了鋁與氫氧化鈉溶液的反應及反應產生氫氣的檢驗，在書寫化學反應方程式時可采用逆向配平法，偏鋁酸鈉中的鋁由正三價降至零價，氫氣中的氫由零價升至正一價，一個氫分子中的兩個氫原子總共升了兩價，根據化合價升降總數相等的規律，偏鋁酸鈉的化學計量數為2，氫氣的化學計量數為3，由此可以判斷出反應物中需添加2份水，反應方程式如下：2Al+2NaOH+2H2O■2NaAlO2+3H2↑。通過以上的實驗及分析，合理地推導出鋁和氫氧化鈉溶液反應的化學反應方程式，學生必然記得要牢固些。

七、沉淀的轉化

1.取一支試管，向其中加入2mLAgNO3溶液，然后逐滴加入NaCl溶液，產生白色沉淀，再滴加KI溶液，沉淀轉變為黃色，最后滴加Na2S溶液，沉淀轉化為黑色。

2.在25℃時，NaCl、KI、Na2S的溶解度分別為1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g，硝酸銀和氯化鈉反應，生成白色的氯化銀沉淀，當向體系中滴加碘化鉀溶液時，溶液中的銀離子和碘離子結合生成更難溶的碘化銀，由于溶液中的銀離子濃度減小，促進了氯化銀的溶解，最終氯化銀轉化為碘化銀。同樣，由于硫化銀的溶解度比碘化銀的溶解度更小，因此向體系中滴加硫化鈉溶液時，碘化銀轉化為硫化銀。由此可見，沉淀轉化的實質就是沉淀溶解平衡的移動。一般來說，溶解能力相對較強的物質易轉化為溶解能力相對較弱的物質。

參考文獻

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