對幾個趣味實驗的探究*

李旭娃 伏軍賢 吳小平 許潔

摘要： 對“燒不壞的手絹”實驗、“黑面包”的制作實驗作了改進探究，得出優化的實驗條件并作相關的說明。根據碘在水、煤油、四氯化碳中的顏色不同以及碘在這些溶劑中的溶解度不同，探究設計了一個三層色的趣味實驗。改進經典的銀鏡反應，探究設計了凸面鏡、凹面鏡、平面鏡的制作實驗。

關鍵詞： 趣味實驗; 燒不壞的手絹; 黑面包實驗; 碘的萃取; 鏡面制作

文章編號： 10056629（2020）12006103

中圖分類號： G6338

文獻標識碼： B

在化學教學中，化學實驗能夠設置問題情境，啟發學生思維，對問題的探究層層深入，使認識不斷提高?；瘜W實驗中的奇特現象，有很強的吸引力，往往會使學生歡呼雀躍，興奮異常。不僅能激發學生的學習興趣，而且能產生強烈的求知欲望和探究欲望。因此，成功的化學趣味實驗，能形成熱烈的教學場面，在歡快的氛圍中完成教學任務，達到教學目的。

然而，在化學課上又常會出現實驗失敗的情況，無法產生實驗效果，還會出現尷尬的場面，影響教學的順利進行。因此，對這些實驗必須進行深入的研究和改進。以

下就一些趣味實驗的改進及創新作一些介紹。

1對兩個趣味實驗的改進

有些化學實驗要在特定環境及條件下才能成功。這類實驗按照文獻資料中的敘述進行，常會出現失敗的現象。

1.1“燒不壞的手絹”實驗

滬教版初中化學教材[1]中有一個“燒不壞的手絹”的有趣實驗： 將20mL 95%的酒精和10mL的水混合。將一塊棉布手絹浸入配好的混合液中，浸透取出，輕輕擰干，用坩堝鉗夾持，在酒精燈上點燃，并輕輕抖動手絹?；鹧嫦绾?，觀察手絹的變化，說明其原因。

筆者按照教材中的要求進行實驗，結果手絹常燒出孔洞，邊緣出現焦黑，這是什么原因呢？

酒精易燃而水不能燃燒。點燃時，酒精燃燒放出的熱量，加快了酒精的揮發，也促進了水的揮發。而酒精和水的揮發會吸收熱量，降低了手絹的溫度，可使其溫度達不到著火點。在教材及很多資料中，95%的酒精與水的混合比例一般都是2∶1。但筆者從自己的實驗中發現，當以2∶1混合時，酒精比例是略偏高的，手絹被燒壞的幾率較大。當以2∶1.6混合時，酒精比例又太低，常不易引燃。在以2∶1.5、 2∶1.4、 2∶1.3等比例混合時，則可以放心、大膽地進行操作，實驗能成功而又不會出現手絹被燒壞的情況。

棉質手絹的毛細作用比絲質的更強，吸水性更好，同時，將手絹浸泡取出后，不要擰得太干，可使火焰更大，持續的時間更長，更具有吸引力。

1.2“黑面包”的制作實驗

很多版本的高中老教材[2]以及現行高中教材[3]中，都有這樣一個實驗： 向200mL燒杯中加入20g蔗糖，加入幾滴水，攪拌均勻，然后加入15mL濃硫酸，迅速攪拌，觀察現象。按照蔗糖和濃硫酸的這一比例，在不同條件下實驗會得到不同的結果。

1.2.1用量對實驗的影響

實驗1（室溫12℃）向100mL燒杯中加入10g蔗糖，5滴水，攪拌均勻，然后加入7.5mL濃硫酸，迅速攪拌，觀察現象。結果變為黑色粘稠的混合物。再靜置較長時間，在其表面有很多小氣泡被混合物所裹挾，而混合物并沒有明顯膨脹，即“黑面包”未能制得。這可能是由于反應物用量太少所致[4]。因此，又進行了下列實驗。

實驗2（室溫12℃）向100mL燒杯中加入20g蔗糖，10滴水，攪拌均勻，然后加入15mL濃硫酸迅速攪拌。結果黑色粘稠物很快膨脹，形成“黑面包”。多次實驗都是如此。但由于反應物用量過多，有少量黑色混合物流到了燒杯外。

實驗1和實驗2說明，蔗糖與濃硫酸的混合物能否膨脹（即“黑面包”能否形成），與反應物用量的多少有關，用量越多，混合物越易發生膨脹。這是因為反應物用量越多，放出的熱量越多，混合體系的溫度越高。

1.2.2溫度對實驗的影響

對于“黑面包”的制作，分別在冬、夏不同的季節中用相同用量的反應物進行實驗對照，在夏季都獲得了成功，而在冬季多次出現了失敗現象。因此，又在具體不同的溫度條件下進行了探究。

實驗3（室溫7℃、蔗糖、濃硫酸、水及燒杯等儀器都是在7℃的室內久置的。下同）（1）向100mL燒杯中加入20g蔗糖、10滴水，攪拌均勻，再加入15mL濃硫酸，迅速攪拌，結果未能發生膨脹。（2）向100mL燒杯中加入20g蔗糖、10滴水，一邊攪拌，一邊用酒精燈微熱，使混合體系的溫度升到20℃以上，然后加入15mL濃硫酸，迅速攪拌，結果混合物發生了膨脹，形成了“黑面包”（混合物同樣流出了燒杯外）。

既然20g蔗糖、15mL濃硫酸、10滴水混合后在100mL燒杯中發生膨脹時混合物會流出燒杯外，那么反應物用量能否再減少些呢？

實驗4（室溫7℃）向100mL燒杯中加入18g蔗糖、9滴水，一邊攪拌一邊用酒精燈微熱，使混合體系的溫度升到20℃以上，然后加入13mL濃硫酸，迅速攪拌，結果混合物發生了膨脹，形成了“黑面包”。

實驗3說明，蔗糖與濃硫酸混合后能否形成“黑面包”，與環境溫度有很大的關系。環境溫度相對越高，實驗越易成功。即在不同的地區、不同的季節，環境溫度相差較大的相同用量的實驗，不一定能得到相同的結果[5]。實驗4說明該實驗反應物用量還能減少些。

該實驗在100mL燒杯中，以蔗糖18～20g、水9～10滴、濃硫酸13mL為宜;在200mL燒杯中，一般用大于18g的蔗糖與大于13mL的濃硫酸（例如用20g蔗糖、10滴水與15mL濃硫酸混合）為宜。從溫度來說，環境溫度高于20℃最為適宜。當低于15℃時，為了保證混合物能夠膨脹，應對燒杯及其中的蔗糖和水進行微熱（用酒精燈或熱水?。?，然后進行后續操作。

2幾個創新趣味實驗的設計

2.1碘在不同溶劑中的顏色

在高中教完鹵族元素及相似相溶原理之后，可以通過化學課外活動或興趣小組活動等形式進行下列實驗。

取2支小試管，分別編為1號、2號。（1）向1號小試管中加入一粒芝麻大小的碘，再加入少量水，振蕩，得到淺黃色溶液;再向其中加入比水多的酒精，振蕩后，得到棕色溶液（隨酒精比例大小的不同其顏色不同）。（2）取2mL該棕色溶液于2號試管中，向其中一次性加入1mL四氯化碳，再一次性慢慢加入1mL煤油，靜置后形成三層溶液： 上層無色，中間棕色，

下層無色;然后放入熱水浴（盛開水的燒杯）中，靜置6～8分鐘取出，其顏色發生了很大的變化： 上層橘紅色，中間金黃色，下層紫紅色（各層的顏色隨靜置時間長短的不同而不同，但都很成功），界面分明，色澤鮮艷，清晰透明，光彩奪目。

此實驗涉及的可供學生探究的問題： （1）密度的大小關系： 四氯化碳、水、煤油的密度依次減小。（2）相似相溶現象： ①四氯化碳分子和碘分子都是非極性分子，碘易溶于四氯化碳，水中的碘能被四氯化碳萃取出來;②水分子和酒精分子都是極性分子，水和酒精相互易溶;③酒精是有機物，而且分子極性小，碘易溶于酒精中。（3）互不相溶現象： 有機物和無機物性質相差較大，①煤油與水互不相溶;②水與四氯化碳互不相溶;③煤油與四氯化碳相互易溶，但因中間水的隔離而不能相遇，故無法相溶;④水分子是極性分子，碘在水中的溶解度很小。

2.2面鏡的制作

銀鏡反應是一個經典而有趣的實驗，有關的研究文章及配方多有介紹[6]，下面介紹各種面鏡的制作。

2.2.1凸面鏡的制作

向燒杯中加入開水，使水面離杯口約1.5cm，在杯口放一直徑為6cm的干燥潔凈的表面皿（凹面朝上）。向一試管中加入1mL 2%的AgNO3溶液，再逐滴加入1mL 2%的氨水溶液，邊滴加邊搖動。然后加入1mL 10%的葡萄糖溶液，充分振蕩后倒入表面皿中。用酒精燈加熱燒杯，使水緩慢沸騰。當表面皿中的混合物出現黑褐色時，移去酒精燈，靜置約10分鐘。取下表面皿，倒去混合液，用水沖洗，便得到一個光亮銀白的凸面鏡，可以清晰地照出自己的頭像。

2.2.2凹面鏡的制作

取一個直徑為9cm的表面皿，在凹面邊緣上放3個厚約1～2mm，長、寬都略小于1cm的橡皮塊（可以從學生用橡皮擦上切取），使其大致位于正三角形的三個頂點上，用透明膠帶粘住。向一試管中加入2mL 2%的AgNO3溶液，再逐滴加入2mL 2%的氨水溶液，邊滴加邊搖動。再加入2mL 10%的葡萄糖溶液，充分振蕩。向一燒杯中加入開水，使水面離杯口約1.5cm，將表面皿（凹面朝上）放在杯口上。將試管中的混合液的大部分倒入表面皿中。再將一個直徑為9cm的表面皿（凹面朝上）放在其上的3個橡皮塊上，使表面皿的凸面與液體接觸（為有適當多的接觸，預先要做好調試）。用酒精燈加熱燒杯，使其緩慢沸騰，當混合液中出現黑褐色時，移去酒精燈，靜置約10分鐘。取下上面的表面皿，用水沖洗凸面，便得到一個光亮潔凈的凹面鏡，照鏡時，可看到自己縮小倒立的頭像。

2.2.3平面鏡的制作

向一燒瓶中加入開水，使水面離杯口約1.5cm，在杯口放一塊干燥潔凈的玻璃片（要求水平）。向一試管中加入1mL 2%的AgNO3溶液，同上配制銀氨溶液，再加入1mL 10%的葡萄糖溶液，振蕩。用潔凈、蘸有少量水的毛筆在玻璃片上涂上一個圓面（涂濕的部位可以消除水的表面張力，便于液體擴散）。將試管中的混合液吸出，滴在涂濕的圓面上（不要滴得太多，以防流到圓面外）。用酒精燈加熱燒杯，當混合物出現黑褐色時移去酒精燈靜置10～15分鐘，取下玻璃片，倒掉混合液，用水沖洗，得到一個平面鏡，照鏡時可以清楚地看到自己的頭像。

面鏡制作的反應原理為[7]：

Ag++NH3·H2OAgOH↓+NH+4

AgOH+2NH3·H2O[Ag（NH3）2]++OH-+2H2O

R-CHO+2[Ag（NH3）2]++2OH-

R-COO-+NH+4+2Ag↓+3NH3+H2O（其中的R為葡萄糖分子結構中去掉醛基后的部分）

教材中乙醛、葡萄糖發生的銀鏡反應實驗一般都是在試管中進行的。而這里利用銀鏡反應原理制得的面鏡，能夠使學生看到自己的頭像。將學生所學的知識成功地與生活實際相聯系，比試管中的實驗更有吸引力、更能激發創新意識、更能獲得成就感，讓學生倍感有趣，倍受鼓舞。

作為化學教師，一定要有毅力、有耐心，注重做好每一個實驗，堅持不懈，練就過硬的基本功，熟練掌握操作技巧。對于失敗的實驗要分析其原因，對于成功的實驗，要考慮能否改進，還要盡可能地開展創新實驗的研究，使實驗教學、趣味實驗發揮更大的作用。

參考文獻：

[1]王祖浩主編.?義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 93.

[2]人民教育出版社化學室.?全日制普通高級中學教科書·化學（必修）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003： 130.

[3]宋心琦主編.?普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007： 101.

[4]曾紅， 張艷. “黑面包”實驗的改進[J]. 化學教學， 2001， （9）： 45～46.

[5]高飛. 濃硫酸使蔗糖脫水實驗的改進與創新[J]. 化學教學， 2018， （6）： 66～67.

[6]王秀閣. 銀鏡反應和后續處理的實驗改進[J]. 化學教學， 2015， （4）： 61～63.

[7]人民教育出版社化學室.?全日制普通高級中學教科書·化學（必修加選修）（第二冊）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003： 165.