“濃硫酸稀釋”的示錯實驗的創新設計

陳麗霞

一、創新意圖

浙教版科學九年級上冊針對濃硫酸的稀釋的要求不是簡單地了解層次，而是九年級學生必須掌握的一項實驗操作技能。

濃硫酸具有腐蝕性、脫水性、吸水性，因此在稀釋濃硫酸試驗中要特別注意以下三點：

1.稀釋時將濃硫酸注入水中，而不是將水注入濃硫酸中。因為濃硫酸見水會產生大量的熱，并且水的密度比濃硫酸小，因此就會浮在上面，當它們接觸時又會產生大量的熱，熱量沒有辦法散發，因此就會使水劇烈沸騰并帶著酸四處飛濺傷人。

2.因為是密封容器，當把水加入濃硫酸時，瓶內溫度升高，錐形瓶內的壓強會急劇增大，從而引起爆炸。

3.將濃硫酸沿杯壁慢慢注入水中時，要用玻璃棒不斷攪拌。攪拌的目的是散發熱量。

結論：稀釋過程是將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌。

掌握該技能不僅對學生今后的化學學習有幫助，更對步入社會后的安全生產意識有著積極的影響。但是在課堂教學中，書本對濃硫酸的稀釋直接介紹了正確的稀釋方法，由于這個實驗存在一定的危險性，因此很少有教師在課堂上做這個實驗，只是單純地講解、強調正確的操作步驟及重要性，有的老師則下載了一些視頻讓學生看，很難使難使學生有更直觀的感性的認識，從而不能充分認識到正確稀釋操作的重要性。

作為實驗老師的我，為了解決這個問題，我特別設計制作了一套“把水加入濃硫酸”的示錯實驗裝置，其可以用于教師的教學演示，并且正確操作和錯誤操作都可以用這個實驗來完成。整套裝置的器材取用方便，制作方法簡單、安全，實驗現象明顯，效果突出，并且整個實驗過程時間也短，僅需要三分鐘就可以完成實驗的演示，不會占用太多的教學時間。

二、實驗原理

把水直接加入到濃硫酸中，稀釋放出的熱量會使表面的水沸騰，夾帶著硫酸液滴會四處飛濺。通過懸掛在塑料瓶內的藍色石蕊試紙（或pH試紙）的顏色變化，讓學生深刻感知錯誤地稀釋濃硫酸的操作所造成的后果，并強化學生的安全意識。

三、實驗器材

1000 mL抽濾瓶、氣球、分液漏斗、酒精溫度計、銅絲、藍色石蕊試紙（或pH試紙）、濃硫酸、水、皮筋、燒杯、水、14號雙孔橡皮塞、酒精燈、火柴、雙面膠、鑷子、毛細玻璃管。

四、實驗裝置

1.將抽濾瓶的嘴用氣球扎緊；

2.雙孔橡皮塞一個塞入分液漏斗，一個孔塞入溫度計，使溫度計的玻璃泡位于抽濾瓶示數150 mL至200 mL之間；

3.取一根長度大約為能伸入瓶子的三分之一深度為宜的銅絲，將這根銅絲一端繞成一個圈，大小為能夠插入抽濾瓶口為宜，銅絲的外面套上一根毛細玻璃管，銅絲的另一端在酒精燈上燒熱約一分鐘，將此端對準雙孔橡皮塞的中央，烙出一個孔并將其固定在橡皮塞的下邊中央位置；

4.取下三四張藍色石蕊試紙，用雙面膠將其一端膠于鐵絲下端卷曲處；

5.塞緊雙口橡皮塞。

五、實驗步驟和現象

1.在抽濾瓶中倒入約200 mL的濃硫酸，塞緊橡皮塞，使溫度計玻璃泡位于濃硫酸中央位置；

2.打開分液漏斗的瓶塞，往分液漏斗中加入水，打開分液漏斗的開關；

3.觀察到抽濾瓶內冒出大量霧氣，溫度計的紅色液柱快速往上升，抽濾瓶的氣球也有膨脹，等溫度有所下降以后，大約三至死分鐘，霧氣有所減退，此時可觀察到懸掛在鐵絲上的試紙條上出現許多的紅色的斑點（用60 ℃至70 ℃的熱水演示該實驗現象更明顯）。

六、實驗創新點

1.實驗現象明顯，可視性強，能有效增強學生對這樣錯誤操作的感性認識，并可以增強其正確操作的安全意識；

2.試紙用銅絲固定于上方，取放方便，利于觀察；且銅絲的外面用毛細玻璃管套上，能夠盡可能地將銅絲與濃硫酸反應的程度降低。

【注意】

1.銅絲不能用鐵絲代替，因為鐵絲能和濺起的硫酸溶液發生反應，使得抽濾瓶中的硫酸溶液不純；

2.銅絲能和加熱的濃硫酸發生反應，但是反應的溫度條件為170 ℃以上，而這個稀釋實驗中，水倒入到濃硫酸中時能放出大量的熱。在稀釋時，水越少溫度越高，當濃硫酸和水的比例為1∶1時，溫度是70 ℃左右，還不足以和銅絲發生反應。但為了保險起見，為避免稀釋后的硫酸溶液不純，還是在銅絲的外面套上一截毛細玻璃管；

3.抽濾瓶有壁厚、不易碎、耐高壓的特點，能確保這個實驗的有效進行，更因為抽濾瓶質量大、底面積也大，實驗完成后，被稀釋的硫酸溶液存放于抽濾瓶內安全，不會倒了或被當成別的液體誤用了，而且還可以拿回實驗室儲存，用于以后的實驗，減少藥品的浪費和對環境造成的污染；

4.實驗器材都為常見的化學實驗室器材，取用方便、制作簡單，而且容易清洗，操作安全可靠，易于推廣。

七、注意事項

硫酸的傾倒和實驗后裝置的清洗盡量避開氣球，防止對氣球的污染，而且每學年要做這個實驗前后務必做到對氣球的更換，確保實驗的正常進行。

編輯 段麗君