對“滲透作用”實(shí)驗(yàn)的拓展

張曉偉

(安徽省淮南第二中學(xué) 232000)

“滲透作用”實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生通過對滲透實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，加強(qiáng)學(xué)生對滲透作用原理的認(rèn)知。目前已有較多的教師對滲透實(shí)驗(yàn)已經(jīng)做了拓展和改進(jìn)。如“大分子物質(zhì)是否能夠穿過半透膜[1]”、“滲透實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用拓展[2]”和“半透膜選材改進(jìn)[3]”等。本實(shí)驗(yàn)從增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究性的角度設(shè)計(jì)拓展，以幫助學(xué)生解決在認(rèn)識滲透作用過程中出現(xiàn)的問題，加強(qiáng)對于教材知識的思考，提高科學(xué)素養(yǎng)。

1材料方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 魚鰾1個、0.3g/mL蔗糖溶液200mL、清水、紅墨水、小燒杯2個、玻璃滴管2支和試管夾1個。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理 該實(shí)驗(yàn)通常的設(shè)計(jì)是使用魚鰾作為半透膜[3]，在滴管的下端封口。這樣，僅能讓實(shí)驗(yàn)材料中的清水通過，而蔗糖沒辦法通過。滴管內(nèi)的蔗糖溶液濃度大，滲透壓高，對水的吸引力強(qiáng)。在單位時間內(nèi), 水分子由燒杯透過半透膜進(jìn)入滴管內(nèi)的數(shù)量,多于水分子由滴管透過半透膜進(jìn)入燒杯內(nèi)的數(shù)量。因此,滴管管內(nèi)的液面迅速上升。

由于滴管上端很小，所以學(xué)生會發(fā)現(xiàn)液面很快地上升到滴管頂端。如果此時在滴管的頂端也設(shè)計(jì)增加1層半透膜封口(圖1)，滴管內(nèi)的水是否會從上端外壁流下來呢？如果能夠流下來，水又重新回到燒杯之中，而滴管中滲透壓沒有改變，水是否又會繼續(xù)上升？

圖1 滲透拓展實(shí)驗(yàn)B吸管模擬裝置

1.3 實(shí)驗(yàn)過程 具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

(1)取2支型號相同的滴瓶滴管，分別標(biāo)號A、B,取下2支滴管的膠頭，僅保留玻璃部分即可，用魚鰾作半透膜封住A、B滴管的大口端。

(2)向2支滴管中加入等量的0.3g/mL的蔗糖溶液(滴管大口端在下，小口端在上，加入溶液距小口端頂端2～3cm為宜)和2滴紅墨水(紅墨水可透過半透膜)混合。B滴管小口端用半透膜封口，A滴管小口端不用半透膜封口。在距2支滴管頂端1cm處的玻璃外壁圍上一圈棉花。

(3)將2支滴管同時放入裝有等量清水的燒杯中，使2支滴管內(nèi)液面高度與燒杯內(nèi)清水液面持平，用試管夾固定滴管。一段時間后觀察2支滴管液面上升的情況，以及棉花上是否出現(xiàn)紅色。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

A滴管內(nèi)液面很快上升到頂端，并溢出較多，有紅色液體從頂端流出，棉花被染紅；B滴管內(nèi)液面上升至頂端，能看到紅色墨水，但棉花上未出現(xiàn)紅色，說明滴管內(nèi)的水分并沒有較多地從滴管內(nèi)流出。

3討論

3.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論 當(dāng)B滴管上下兩端都封上半透膜后，水便不能從頂端流下來。原因是當(dāng)部分水透過半透膜在上端形成水膜時，下面的水就不會再上升了。因?yàn)檫@部分透過上端半透膜的水除了受到向下的重力外，還會受到一個向下的滲透壓力。上端透出的水，受下端液體擠壓向上的力，同時受向下的滲透壓力和向下的重力，三者平衡，因而水就不再上涌，也不會下降。

3.2 本實(shí)驗(yàn)可改進(jìn)的地方 實(shí)驗(yàn)過程中加入了紅墨水能幫助觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但也會出現(xiàn)一些干擾。如果棉花上偶然出現(xiàn)一些紅色，將很難得出以上的結(jié)論。或者，可在上端管口下一點(diǎn)的位置包一層無水硫酸銅，可使操作更方便。