對中考試卷中“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解”實驗的質疑及改進

時穎 魏海

摘要：對中考化學試卷中“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解實驗”提出質疑，因為汽油中含有的不飽和烴會跟高錳酸鉀溶液發生氧化還原反應并產生沉淀；為了確保“同種溶質在不同溶劑中的溶解實驗”的科學性，所選用的溶質、溶劑之間不能發生化學反應。

關鍵詞：中考實驗題；質疑；改進

關鍵詞：

文章編號：1008-0546（2018）11-0052-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.017

筆者發現，《2017年S市初中畢業暨升學考試試卷·化學》第31題所涉及的“高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解”實驗，存在科學性不足的問題，特提出商榷并對其改進、優化。

一、原中考實驗題

為了探究相同條件下同種溶質在不同溶劑中的溶解性，某興趣小組同學進行如下兩組實驗（提示：本實驗所用汽油與KMnO4、碘均不發生化學反應）。

【實驗l】高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解實驗

根據實驗步驟、實驗操作圖示，填寫相關的實驗現象。

【實驗2】碘在不同溶劑中的溶解實驗（本文省略）

有關“實驗1”的參考答案：

（1）紫紅。（2）液體分層，上層為無色，下層為紫紅色，試管底部無固體殘留。

二、對“高錳酸鉀在不同溶劑中的溶解”實驗的質疑

筆者發現，該實驗最早出現在2009年出版的上海教育出版社《義務教育課程標準實驗教科書·化學·九年級下冊》的課后習題中 [1]，但它只在教科書里存在了3年——2012年出版的上海教育出版社《義務教育教科書·化學·九年級下冊》中又刪去了這個實驗。難道這個簡單的實驗存在設計上的缺陷？

我們查到，汽油的密度是0.70～0.78g/mL、高錳酸鉀溶液的密度是1～1.01g/mL，即汽油的密度小于高錳酸鉀溶液的密度，且高錳酸鉀晶體難溶于汽油、易溶于水，因此上述“實驗1”步驟2的預設實驗現象應該是“液體分層，上層液體無色（是汽油），下層液體是紫紅色（是高錳酸鉀溶液），試管底部無固體殘留”。

真實的實驗情況如何呢？筆者利用不同廠家的高錳酸鉀晶體（分別是洛陽昊華化學試劑有限公司、臺山市粵僑試劑塑料有限公司生產，均為AR級）和120號溶劑汽油（分別是江蘇品高石化有限公司、徐州市化學試劑廠生產，均是CP級），反復做了“高錳酸鉀晶體在不同溶劑中的溶解”實驗，結果發現，將配制好的高錳酸鉀水溶液倒入汽油中時，每次都沒有出現“標準實驗現象”，而是出現“液體分層，上層為無色，下層為深褐色的渾濁液體，并且靜置后試管底部有少許黑色固體”的現象——這樣該實驗就無法達到預期的教學目的。

為什么會出現這一“異常現象”呢？筆者查閱資料發現，我國的汽油生產工藝主要是“催化裂化法” [2]，這種方法提煉出的汽油組分中會含有較多的不飽和烴——烯烴（我國規定烯烴的質量分數不高于35% [3]）。即便是采用“直餾法”生產的汽油，也會含有少量的不飽和烴。

從該反應可知，高錳酸鉀溶液與溶劑汽油混合后，高錳酸鉀會被不飽和烴還原，產生黑色沉淀二氧化錳，同時生成強堿KOH，這不僅破壞了高錳酸鉀溶液，也使混合后的液體變為有色的懸濁液，從而偏離了原實驗設計的意圖。

這樣看來，現行滬教版九年級化學教科書中刪去這個化學實驗，極可能是編者發現了實驗設計本身存在的科學性漏洞。

三、對“同種溶質在不同溶劑中的溶解”實驗的改進

通過上述理論分析和實驗驗證可知，設計有關“同種溶質在不同溶劑中的溶解”實驗，所選用的溶質與所選用的溶劑絕不能發生化學反應。

按照這一思路，我們不難對上述實驗題中的“實驗1”提出改進方案，即選用非氧化性的有色鹽（如藍礬、綠礬等晶體）與水、溶劑汽油進行實驗。

例如，我們將高錳酸鉀晶體更換為硫酸銅晶體進行“同種溶質在不同溶劑中的溶解”實驗，有關的操作、現象和結論如下：

①分別將1粒硫酸銅晶體加入5mL水、5mL溶劑汽油中，振蕩、靜置，觀察到硫酸銅晶體在水中溶解得到藍色溶液，硫酸銅晶體在汽油中不溶解并沉降在試管底部。

②將這兩種液體混合，振蕩、靜置，觀察到液體分層，上層液體無色、下層液體藍色，并且試管底部沒有固體殘留。

③上述實驗現象充分說明，硫酸銅晶體易溶于水、難溶于汽油，即同種溶質在不同溶劑里的溶解性不同。

四、結束語

化學實驗是命制各種選拔性考題的重要素材，作為命題者要確保：

①實驗案例的真實性，即不能提供虛假信息（如假設某反應不存在）。

②實驗素材的科學性，即遵守有關的自然科學原理。

③實驗過程的流暢性，即實驗條件可控、實驗現象正常。

④實驗結論的可靠性，即實驗證據充分、實驗結果一致。

這樣，才能保證化學實驗試題的科學性、選拔性和創造性。

參考文獻

[1] 中學化學國家課程標準研制組.義務教育課程標準實驗教科書·化學·九年級下冊[M].上海：上海教育出版社，2009：176

[2] 林世雄.石油煉制工程[M].北京：石油工業出版社，2000

[3] 董群，趙玲伶，劉沙，等.石油煉制催化裂化提升管技術[J].化工生產與技術，2013（2）：37-40

[4] 任玉榮，賈樹勇，張首才，等.乙烯還原酸性高錳酸鉀的研究[J].吉林師范大學學報（自然科學版），2003（2）：84-85