濃硫酸的脫水性實驗改進

羅釗

【摘 要】普通高中課程標準實驗教科書——《化學2必修》中，都有關于濃硫酸的脫水性的相關知識。教材上有關《濃硫酸的脫水性實驗》的演示過程中，產生的有毒氣體，不但危害人體健康，而且污染環境，不符合“綠色化學”的要求。因此，我通過反復實驗，成功地改進了實驗裝置，減少了藥品用量，杜絕了有毒氣體的排放，讓學生了解了“綠色化學”，感受了“綠色實驗”，并進一步證明反應產生的氣體。

【關鍵詞】濃硫酸；脫水性；實驗改進

原實驗中，先將20克蔗糖加入200ml燒杯中，再加幾滴蒸餾水，攪拌均勻，然后再加入20ml溶質質量分數為98%的濃硫酸，迅速攪拌。可觀察到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，并產生大量的二氧化硫氣體（見下圖）。

本實驗中，主要有如下三點不足之處：

⑴用到的藥品中，蔗糖20g、濃硫酸20ml。一次實驗使用這么多的藥品，不但產生浪費，而且會產生大量的有毒氣體。

⑵在敞口的燒杯中演示該實驗，產生的有毒氣體，嚴重危害人體健康，污染環境，不符合“綠色化學”的要求。

⑶在課堂上進行本實驗的過程中，同學們咳嗽不止，有的同學還出現皮膚過敏現象，嚴重影響學生的健康，影響正常的課堂教學。

正因如此，怎樣才能減少實驗中有毒氣體的排放與吸收，就成了改進這個實驗的關鍵。我認為，要減少實驗中有毒氣體的排放與吸收，得先從源頭著手——化學反應原理。本實驗的原理是：C12H22O11 12C+11H2O。但由于實驗中放出大量的熱，且生成的碳在加熱的條件下可被濃硫酸氧化，從而發生副反應：C+2H2SO4 2SO2↑+CO2↑+2H2O。生成的SO2是具有強烈刺激性氣味的有毒氣體。所以，如何防止SO2的污染，怎樣才能吸收或除去生成的SO2，并且通過實驗驗證氣體的成分，就成了本實驗改進的關鍵。

通過反復實驗論證，可對實驗進行了如下改進：

一、減少藥品用量

將反應藥品的用量——20g蔗糖、20ml濃硫酸，減少到——5g蔗糖、10ml濃硫酸。能保證明顯的觀察實驗現象.

二、防止二氧化硫污染

（一）選用合適的儀器——圓底燒瓶

把原來的反應儀器燒杯變為圓底燒瓶，可以方便收集產生的二氧化硫氣體，同時也能清楚觀察濃硫酸使蔗糖脫水的顏色變化過程.

（二）設計密閉反應裝置，進一步檢驗產生的氣體

設計一個合理而又適宜的密閉反應裝置，以保證SO2不會排到空氣中，并進一步通過品紅檢測SO2的生成，再通入高錳酸鉀溶液中吸收SO2，繼續通過澄清石灰水檢測產生的CO2，最后通入氫氧化鈉溶液中吸收尾氣。教師能在平時的演示實驗中將“綠色化學”的理念融合到實驗中，讓學生親身體會到“綠色化學”就在身邊，那將會對學生產生莫大的觸動。

濃硫酸的脫水性實驗改進詳情如下：

1.實驗裝置

2.實驗用品

⑴藥品：濃硫酸（98%）10mL，蔗糖（5g），品紅溶液，高錳酸鉀溶液，澄清石灰水， NaOH溶液。

⑵儀器：圓底燒瓶（1個），聚支試管（4個），（1個），50mL小燒杯 （2只），100mL小燒杯，玻璃棒，橡膠導管，帶橡膠塞的玻璃導管，試管架。

3.實驗設計

⑴實驗操作：

①在圓底燒瓶中放入5g拌了少量水的蔗糖；

②試管架上放著4個具支試管，依次裝入 品紅，高錳酸鉀，品紅，澄清石灰水，氫氧化鈉溶液，用橡膠導管鏈接起來。

③檢查好裝置的氣密性，往燒瓶中通過玻璃棒引流加入10ml 濃硫酸，攪拌幾下，然后用連接著第一只具支試管的橡膠塞塞住燒瓶口；

④蔗糖在濃硫酸的作用下開始脫水，逐漸變黃，最后變黑，迅速膨脹，產生大量氣體；接著第一個品紅溶液開始褪色，接著澄清石灰水慢慢變渾濁。

⑵實驗現象：

①反應劇烈，燒瓶瓶中產生大量煙霧；

②蔗糖逐慚變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭；

③第一個品紅溶液褪色，第二個品紅不褪色，澄清石灰水變渾濁。

⑶實驗結論：

①濃硫酸使蔗糖脫水生成炭與水，證明濃硫酸具有脫水性。

②品紅溶液褪色，證明產生了二氧化硫，吸收了二氧化硫后，能使澄清石灰水變渾濁的是

③反應放熱，濃硫酸與炭反應生成二氧化碳、二氧化硫、水，證明濃硫酸具有強氧化性。

4.實驗解說

本實驗改進后：

⑴反應在密閉裝置中進行，防止二氧化硫的污染，同時能清晰的觀察實驗現象。

⑵通過設計進一步收集產生的氣體進行驗證氣體的成分。

⑶將藥品用量減少，并且不用花很長時間去攪拌就能迅速反應。

以上三點，符合“綠色化學”中的Reduction（減量）、Reuse（重復使用）、Recycling（回收）的要求，達到減廢、降低成本和杜絕污染的目的，讓學生在實驗中感受“綠色化學”的魅力。

參考文獻：

[1]普通高中課程標準實驗教科書——《化學2必修》

[2]《高中化學實驗大全》