關于蔗糖與濃硫酸反應實驗教學的思考

郭雨蒙

【關鍵詞】 ?高中化學 蔗糖 濃硫酸 實驗

【中圖分類號】 ?G633.8 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）22-033-01

一、實驗教學研究目的與內容

教材在第四章第三節《氨硝酸硫酸》一節中，談到硫酸的脫水性、強氧化性時涉及到此反應。其對方法及現象的描述為：向蔗糖中加入濃硫酸時，蔗糖變黑，體積膨脹，變成疏松多孔的海綿狀的物質，并放出有刺激氣味的氣體。

該實驗儀器藥品簡單易得，操作方便，現象亦較為明顯，但產生的刺激性氣味過于強烈，使人感到不適。如何降低該實驗污染性？

二、實驗教學研究

（一）反應的原理

濃硫酸

C12H22O11 ———→12C+11H2O （蔗糖被炭化和脫水）

C+2H2SO4 →CO2↑+ ?2SO2↑+2H2O （碳與濃硫酸的反應）

（二）課前的問題研究與資料收集

1.討論的問題

（1）課本對于實驗操作的描述是否足夠詳細？

對于蔗糖用量、硫酸濃度以及使用量沒有進行說明，需要教師課前收集相關文獻資料或自主探究合適的實驗條件。

（2）按照演示實驗直觀、簡單、安全、可靠的原則，對此實驗進行考量，此處的“安全”主要指哪方面？

筆者認為要盡量避免污染性物質的溢出而影響師生身體健康，實驗的裝置應當是可觀察到明顯現象而且反應系統封閉。

（3）如何能確保較短的時間內觀察到蔗糖的膨脹？

關鍵在于短時間內放出大量的熱，考慮到濃硫酸溶于水大量放熱，因此可向混合物中加少量水。

（4）上述實驗的教學目的是什么？觀察重點是什么？

教學目的是要說明濃硫酸不僅有脫水性，而且還有強氧化性，可以與蔗糖碳化生成的炭繼續反應生成二氧化碳和二氧化硫等。

（5）如何利用演示實驗培養學生的觀察能力和推理能力？

要抓住顏色變化、體積變化、氣味這三個關鍵點，及時提示學生進行現象背后的原因分析以及產物檢驗和吸收方法，幫助他們形成實驗——現象——觀察——整理討論的實驗思維模式。

2.資料的收集與整理

根據實驗的內容和目的，筆者收集并閱讀了與本實驗教學內容相關的如下資料：本實驗內容;“濃硫酸的性質”有關資料;與“蔗糖和濃硫酸反應”實驗和教學有關的文獻。

3.實驗研究

（1）實驗設計思路

為了不使二氧化硫等氣體逸出，本實驗采取封閉式裝置;為了驗證二氧化硫的生成，將浸泡過品紅溶液的濾紙剪成花朵形狀附著在大燒杯內壁，同時采取傾倒氫氧化鈉溶液的方法吸收多余二氧化硫。最終設計的實驗裝置如圖。

（2）實驗儀器和藥品

儀器：50ml燒杯、1000ml燒杯、玻璃棒、透明水槽、膠帶、濾紙

藥品：98%的濃硫酸、蔗糖、濃氫氧化鈉溶液、品紅

（3）實驗步驟

①將50ml燒杯放在干燥的透明水槽中央，稱取10g蔗糖放入燒杯中，加20滴水（約1毫升），用玻璃棒使兩者混合均勻，使蔗糖濕潤。

②將浸泡過品紅溶液并剪成花朵狀的濾紙用膠帶固定在1000ml燒杯內壁上。

③往燒杯加入8ml98%的濃硫酸，迅速用玻璃棒攪拌幾下后，用1000ml燒杯扣在小燒杯的上方。在看到燒杯中固體膨脹到約8cm高度后，往水槽中倒入事先準備好的氫氧化鈉溶液。

（三）實驗教學研究

演示實驗由教師進行表演和示范，并引導學生進行觀察和思考。演示實驗可以為學生提供規范的動作演示、豐富的感性認識材料;還提高學生觀察、推斷、分析、作出結論的能力，也可啟發學生的解題思路。筆者以次實驗為載體，設計出一套實驗教學方案。整個實驗教學可分為六個流程：引入——介紹媒體——操作示范——指引觀察與思考——整理與結論。后筆者依此設計進行了教學實踐。具體的活動過程如下：

【引入課題】我們初中學過的濃硫酸有哪些性質？

【引入演示】濃硫酸可以使許多物質腐蝕，例如紙張、人或動物的皮膚、木材等等，但是它可以和蔗糖反應嗎？我們用實驗來說明。

板書：

? ? ? ? ? 濃硫酸

C12H22O11 ———→

【介紹媒體】展示：蔗糖、濃硫酸及燒杯、玻璃棒

【操作示范】教師演示操作，要求學生仔細觀察每步實驗現象并適當記錄：

1.將50ml燒杯放在干燥的透明水槽中央，稱取10g蔗糖放入燒杯中，加20滴（約1毫升），用玻璃棒使兩者混合均勻，使蔗糖濕潤。

2.將浸泡過品紅溶液并剪成花朵狀的濾紙用膠帶固定在1000ml燒杯內壁上。

3.往燒杯加入8ml98%的濃硫酸，迅速用玻璃棒攪拌幾下后，用1000ml燒杯扣在小燒杯的上方。在看到燒杯中固體膨脹到約8cm高度后，往水槽中倒入事先準備好的氫氧化鈉溶液。

4.收集問題：大家在觀察過程中有哪些問題或疑惑，每個學習小組討論并收集起來，每組派代表寫在黑板上。大家一起解決！

收集到的問題：

（1）為什么要往蔗糖中加幾滴水？水有什么作用？

（2）為什么蔗糖顏色由白色逐漸加深最后變成黑色？

（3）為什么蔗糖的體積膨脹了？中間的孔是怎么來的？

（4）反應中看到的白煙可能含有什么物質？為什么有煙產生？

（5）聞到的帶酸味的物質是什么？怎樣檢驗？最后倒入的無色液體是什么？有何作用？

【整理與結論】1.引導學生歸納實驗現象和結論

（1）蔗糖顏色由白變黑說明濃硫酸具有脫水性，將其脫水后產生黑色的炭。產生的炭疏松多孔說明還產生了大量氣體。

（2）蘸有品紅試液的濾紙顏色褪去說明產生了能使品紅褪色的二氧化硫氣體。

2.引導學生自己得出結論并寫出發生的反應方程式

濃硫酸

C12H22O11 ———→12C+11H2O

C+2H2SO4 =CO2↑+ ?2SO2↑+2H2O

三、實驗教學總結

筆者通過引入——介紹媒體——操作示范——指引觀察與思考——整理與結論六個流程進行了本演示實驗的教學設計，側重對從教學角度對實驗進行研究。實驗保留了原來的最大特色——“黑面包”現象，使學生感受到強烈的視覺刺激。實驗在封閉的狀態下進行，防止有害氣體外泄;同時，利用氫氧化鈉溶液吸收過量的二氧化硫，可避免其造成空氣污染，這也是對學生進行環保教育的良好時機。此外，本實驗還有助于鞏固二氧化硫的漂白性及檢驗方法。實驗現象明顯，操作簡單，教學效果好，有利于課堂演示教學。

注：本文為湖南省教育科學規劃課題《高中化學實驗教學的現狀調查和研究》的研究成果（課題編號：XJK014CZXX063）

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

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[3]謝吉麟，周鵬濃硫酸與蔗糖反應的實驗探究[J].化學教育，2005，5.