高中化学实验改进四则

张苓珍

焰色反应实验的改进

焰色反应,按教材内容进行操作,有3点不足。1)仪器损坏率大:焰色反应实验的载体常用铂丝(或镍铬丝),由于铂丝(或镍铬丝)在氧化中反复灼烧,容易从镶结的玻璃棒上脱落或折断,用于学生分组实验时损坏率高。2)污染严重:实验中须将铂丝蘸盐酸在氧化焰上反复灼烧至无色,才可以进行实验,操作中由于盐酸挥发,加之在氧化焰中反复灼烧,对空气有一定程度的污染。若用于演示实验,费时较多,操作麻烦。3)几种焰色的颜色难以比较:用铂丝(或镍铬丝)做焰色反应,每次只能取极少的待测试剂,在酒精灯火焰上瞬间气化,焰色反应持续时间很短,影响观察,且几种离子的焰色不便同时观察。

笔者通过长期的教学实践,对本实验做了如下改进,收到良好的效果。

实验药品及仪器药品:70%的乙醇、固体Na2CO₃、固体K2CO₃、固体CaCl₂、固体CuCl₂。仪器:试管架(1个)、100 ml小烧杯(4只)、玻璃棒(4支)、脱脂棉、火柴。

实验操作用一端缠有脱脂棉的玻璃棒分别蘸取各种可溶性盐的溶液,一一插在试管架上,同时点燃。

改进后的优点1)用一端缠有脱脂棉的玻璃棒做载体,蘸取可溶性盐溶液,操作方便;2)焰色反应时间长,可见度大,能同时观察不同离子的焰色;3)酒精浓度低,自身燃烧颜色浅,对离子的焰色干扰小;4)整个实验过程对环境没有污染,符合现代绿色化学要求。

吸热反应的实验改进

氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应,若按教材内容进行操作,实验效果差,具体表现为2点:一是药品用量大,二是往往观察不到预期的现象,对实验结论缺乏说服力。而稍做改进就会有很好的效果。1)实验器材:小烧杯(50 ml)、小试管(直径12 mm)。2)实验药品:氢氧化钡晶体[Ba(OH)₂•8H₂O]、氯化铵晶体(NH₄Cl)、红墨水。3)实验装置如图1所示。4)操作方法:①取一只直径12 mm的小试管,向其中加入1 ml红墨水;②向50 ml的小烧杯中依次加入研细的10 gBa(OH)₂•8H₂O晶体和5 gNH₄Cl晶体,把小试管代替玻璃棒使用,迅速搅拌混合物至变成糊状;③取出小试管擦干外壁,然后倒立,可观察到红墨水已经变成红色固体。5)改进后优点:①药品用量少,操作方便;②现象明显,易于观察,整个操作过程2分钟内可完成;③实验效果好,成功率可达100%。

苯酚弱酸性的实验改进

苯酚的弱酸性实验,按教材中的操作程序,在实际实验中见不到浑浊的产生。关键在于2点:1)开始向苯酚中加水时二者的相对量控制必须适当,如果水的量相对过大,虽然也会得到乳浊液,但和NaOH溶液反应后,苯酚钠浓度太小,通CO₂气体后就见不到有浑浊现象;2)NaOH溶液的量必须控制要少,若中和苯酚的NaOH溶液加入过量,通CO₂气体也不会观察到浑浊。笔者通过实践,将操作方法进行如下改进。

操作方法1)向试管中加入少量苯酚晶体,逐滴加入溶解,边加边振荡试管,当试管中仍有少量晶体时,停止加水。然后滴加5%的NaOH溶液,至浑浊刚好消失。2)向上述所得澄清溶液中通入CO₂气体,可观察到浑浊(若不明显,放入冷水中冷却1～2分钟)。

改进后的优点1)操作方便,试管里不溶晶体的量可多可少;2)现象明显。本实验还可用于验证苯酚常温时在水中溶解度不大,但其溶解度受温度影响变化较大这一物理性质。

纤维素水解的实验改进

纤维素水解演示实验,是高中化学的重要实验,也是一个疑难实验,做好这个实验对于帮助学生掌握纤维素的化学性质起着至关重要的作用。教材中采用90%的浓硫酸滴到棉花或滤纸上,再用玻璃棒把棉花或滤纸捣成糊状,小心微热直到溶液变成亮棕色,最后加新制的Cu(OH)₂加热煮沸。但是在实际操作中,很难成功,实验现象也不明显,溶液经常稍微加热则变黑而看不到亮棕色,最后加新制的Cu(OH)₂加热煮沸也看不到砖红色的沉淀出现。

笔者经过大量的实验推知,造成本实验极易失败的根本原因在于教材中使用的硫酸浓度过大。那么,硫酸浓度在什么范围内实验才容易成功呢?笔者用不同浓度的硫酸进行实验研究,认为使用60%～70%的硫酸实验效果最佳。

实验步骤1)将浓硫酸滴入到放有碎纸片或小块脱脂棉的试管中,直至将滤纸或棉花浸没。再用玻璃棒将滤纸或棉花搅成糊状,用小火微热,冷却。2)向另一支盛有3滴CuSO₄溶液的试管中滴加30滴10%NaOH溶液,充分反应后,将上层清液倒入水解液中以中和多余的硫酸。3)把中和后的水解液倒回盛有Cu(OH)₂悬浊液的试管中,加热至煮沸。

实验过程及现象记录见表1。

实验结论由上述实验过程得出,硫酸浓度在60%～70%之间,实验时间短,现象明显,实验成功率高。

实验说明1)棉花必须使用脱脂棉;2)配置Cu(OH)₂悬浊液时,CuSO₄溶液用量少一点,NaOH溶液多一点,以中和硫酸;3)在用酒精灯加热时,千万要注意小火微微加热,不能长时间加热,否则温度过高,容易造成炭化现象;4)将新制的Cu(OH)₂上层清液倒入水解液时,要一边倒一边振荡,防止溶液冲出试管,NaOH中和硫酸和硫酸稀释放热。

(作者单位:河北省乐亭县第一中学)