关于蔗糖与浓硫酸反应实验教学的思考
时间：2020-11-04 07:58:25 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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【摘要】 高中化学教材必修一第四章《非金属及其化合物》中涉及到浓硫酸与蔗糖的反应，即“黑面包”反应。这是一个现象明显、易于操作、易于给学生留下强烈感官刺激的演示实验。本文将对此实验本身及其教学程序作出讨论。
【关键词】 高中化学 蔗糖 浓硫酸 实验
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2019）22-033-01
一、實验教学研究目的与内容
教材在第四章第三节《氨硝酸硫酸》一节中，谈到硫酸的脱水性、强氧化性时涉及到此反应。其对方法及现象的描述为：向蔗糖中加入浓硫酸时，蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状的物质，并放出有刺激气味的气体。
该实验仪器药品简单易得，操作方便，现象亦较为明显，但产生的刺激性气味过于强烈，使人感到不适。如何降低该实验污染性？
二、实验教学研究
（一）反应的原理
浓硫酸
C12H22O11 ———→12C+11H2O （蔗糖被炭化和脱水）
C+2H2SO4 →CO2↑+ 2SO2↑+2H2O （碳与浓硫酸的反应）
（二）课前的问题研究与资料收集
1.讨论的问题
（1）课本对于实验操作的描述是否足够详细？
对于蔗糖用量、硫酸浓度以及使用量没有进行说明，需要教师课前收集相关文献资料或自主探究合适的实验条件。
（2）按照演示实验直观、简单、安全、可靠的原则，对此实验进行考量，此处的“安全”主要指哪方面？
笔者认为要尽量避免污染性物质的溢出而影响师生身体健康，实验的装置应当是可观察到明显现象而且反应系统封闭。
（3）如何能确保较短的时间内观察到蔗糖的膨胀？
关键在于短时间内放出大量的热，考虑到浓硫酸溶于水大量放热，因此可向混合物中加少量水。
（4）上述实验的教学目的是什么？观察重点是什么？
教学目的是要说明浓硫酸不仅有脱水性，而且还有强氧化性，可以与蔗糖碳化生成的炭继续反应生成二氧化碳和二氧化硫等。
（5）如何利用演示实验培养学生的观察能力和推理能力？
要抓住颜色变化、体积变化、气味这三个关键点，及时提示学生进行现象背后的原因分析以及产物检验和吸收方法，帮助他们形成实验——现象——观察——整理讨论的实验思维模式。
2.资料的收集与整理
根据实验的内容和目的，笔者收集并阅读了与本实验教学内容相关的如下资料：本实验内容;“浓硫酸的性质”有关资料;与“蔗糖和浓硫酸反应”实验和教学有关的文献。
3.实验研究
（1）实验设计思路
为了不使二氧化硫等气体逸出，本实验采取封闭式装置;为了验证二氧化硫的生成，将浸泡过品红溶液的滤纸剪成花朵形状附着在大烧杯内壁，同时采取倾倒氢氧化钠溶液的方法吸收多余二氧化硫。最终设计的实验装置如图。
（2）实验仪器和药品
仪器：50ml烧杯、1000ml烧杯、玻璃棒、透明水槽、胶带、滤纸
药品：98%的浓硫酸、蔗糖、浓氢氧化钠溶液、品红
（3）实验步骤
①将50ml烧杯放在干燥的透明水槽中央，称取10g蔗糖放入烧杯中，加20滴水（约1毫升），用玻璃棒使两者混合均匀，使蔗糖湿润。
②将浸泡过品红溶液并剪成花朵状的滤纸用胶带固定在1000ml烧杯内壁上。
③往烧杯加入8ml98%的浓硫酸，迅速用玻璃棒搅拌几下后，用1000ml烧杯扣在小烧杯的上方。在看到烧杯中固体膨胀到约8cm高度后，往水槽中倒入事先准备好的氢氧化钠溶液。
（三）实验教学研究
演示实验由教师进行表演和示范，并引导学生进行观察和思考。演示实验可以为学生提供规范的动作演示、丰富的感性认识材料;还提高学生观察、推断、分析、作出结论的能力，也可启发学生的解题思路。笔者以次实验为载体，设计出一套实验教学方案。整个实验教学可分为六个流程：引入——介绍媒体——操作示范——指引观察与思考——整理与结论。后笔者依此设计进行了教学实践。具体的活动过程如下：
【引入课题】我们初中学过的浓硫酸有哪些性质？
【引入演示】浓硫酸可以使许多物质腐蚀，例如纸张、人或动物的皮肤、木材等等，但是它可以和蔗糖反应吗？我们用实验来说明。
板书：
浓硫酸
C12H22O11 ———→
【介绍媒体】展示：蔗糖、浓硫酸及烧杯、玻璃棒
【操作示范】教师演示操作，要求学生仔细观察每步实验现象并适当记录：
1.将50ml烧杯放在干燥的透明水槽中央，称取10g蔗糖放入烧杯中，加20滴（约1毫升），用玻璃棒使两者混合均匀，使蔗糖湿润。
2.将浸泡过品红溶液并剪成花朵状的滤纸用胶带固定在1000ml烧杯内壁上。
3.往烧杯加入8ml98%的浓硫酸，迅速用玻璃棒搅拌几下后，用1000ml烧杯扣在小烧杯的上方。在看到烧杯中固体膨胀到约8cm高度后，往水槽中倒入事先准备好的氢氧化钠溶液。
4.收集问题：大家在观察过程中有哪些问题或疑惑，每个学习小组讨论并收集起来，每组派代表写在黑板上。大家一起解决！
收集到的问题：
（1）为什么要往蔗糖中加几滴水？水有什么作用？
（2）为什么蔗糖颜色由白色逐渐加深最后变成黑色？
（3）为什么蔗糖的体积膨胀了？中间的孔是怎么来的？
（4）反应中看到的白烟可能含有什么物质？为什么有烟产生？
（5）闻到的带酸味的物质是什么？怎样检验？最后倒入的无色液体是什么？有何作用？
【整理与结论】1.引导学生归纳实验现象和结论
（1）蔗糖颜色由白变黑说明浓硫酸具有脱水性，将其脱水后产生黑色的炭。产生的炭疏松多孔说明还产生了大量气体。
（2）蘸有品红试液的滤纸颜色褪去说明产生了能使品红褪色的二氧化硫气体。
2.引导学生自己得出结论并写出发生的反应方程式
浓硫酸
C12H22O11 ———→12C+11H2O
C+2H2SO4 =CO2↑+ 2SO2↑+2H2O
三、实验教学总结
笔者通过引入——介绍媒体——操作示范——指引观察与思考——整理与结论六个流程进行了本演示实验的教学设计，侧重对从教学角度对实验进行研究。实验保留了原来的最大特色——“黑面包”现象，使学生感受到强烈的视觉刺激。实验在封闭的状态下进行，防止有害气体外泄;同时，利用氢氧化钠溶液吸收过量的二氧化硫，可避免其造成空气污染，这也是对学生进行环保教育的良好时机。此外，本实验还有助于巩固二氧化硫的漂白性及检验方法。实验现象明显，操作简单，教学效果好，有利于课堂演示教学。
注：本文为湖南省教育科学规划课题《高中化学实验教学的现状调查和研究》的研究成果（课题编号：XJK014CZXX063）
[ 参 考 文 献 ]
[1]贾爱梅，刘艳莉.蔗糖与浓硫酸反应实验的改进[J].实验与创新思维，2009，3.
[2]文庆城.化学实验教学研究：[M].北京：科学出版社，2003.
[3]谢吉麟，周鹏浓硫酸与蔗糖反應的实验探究[J].化学教育，2005，5.
