对中考试卷中“高锰酸钾在不同溶剂中的溶解”实验的质疑及改进

2018-01-04时颖魏海

化学教与学 2018年11期

关键词：质疑改进

时颖魏海

摘要：对中考化学试卷中“高锰酸钾在不同溶剂中的溶解实验”提出质疑，因为汽油中含有的不饱和烃会跟高锰酸钾溶液发生氧化还原反应并产生沉淀；为了确保“同种溶质在不同溶剂中的溶解实验”的科学性，所选用的溶质、溶剂之间不能发生化学反应。

关键词：中考实验题；质疑；改进

关键词：

文章编号：1008-0546（2018）11-0052-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2018.11.017

笔者发现，《2017年S市初中毕业暨升学考试试卷·化学》第31题所涉及的“高锰酸钾晶体在不同溶剂中的溶解”实验，存在科学性不足的问题，特提出商榷并对其改进、优化。

一、原中考实验题

为了探究相同条件下同种溶质在不同溶剂中的溶解性，某兴趣小组同学进行如下两组实验（提示：本实验所用汽油与KMnO4、碘均不发生化学反应）。

【实验l】高锰酸钾晶体在不同溶剂中的溶解实验

根据实验步骤、实验操作图示，填写相关的实验现象。

【实验2】碘在不同溶剂中的溶解实验（本文省略）

有关“实验1”的参考答案：

（1）紫红。（2）液体分层，上层为无色，下层为紫红色，试管底部无固体残留。

二、对“高锰酸钾在不同溶剂中的溶解”实验的质疑

笔者发现，该实验最早出现在2009年出版的上海教育出版社《义务教育课程标准实验教科书·化学·九年级下册》的课后习题中 [1]，但它只在教科书里存在了3年——2012年出版的上海教育出版社《义务教育教科书·化学·九年级下册》中又删去了这个实验。难道这个简单的实验存在设计上的缺陷？

我们查到，汽油的密度是0.70～0.78g/mL、高锰酸钾溶液的密度是1～1.01g/mL，即汽油的密度小于高锰酸钾溶液的密度，且高锰酸钾晶体难溶于汽油、易溶于水，因此上述“实验1”步骤2的预设实验现象应该是“液体分层，上层液体无色（是汽油），下层液体是紫红色（是高锰酸钾溶液），试管底部无固体残留”。

真实的实验情况如何呢？笔者利用不同厂家的高锰酸钾晶体（分别是洛阳昊华化学试剂有限公司、台山市粤侨试剂塑料有限公司生产，均为AR级）和120号溶剂汽油（分别是江苏品高石化有限公司、徐州市化学试剂厂生产，均是CP级），反复做了“高锰酸钾晶体在不同溶剂中的溶解”实验，结果发现，将配制好的高锰酸钾水溶液倒入汽油中时，每次都没有出现“标准实验现象”，而是出现“液体分层，上层为无色，下层为深褐色的浑浊液体，并且靜置后试管底部有少许黑色固体”的现象——这样该实验就无法达到预期的教学目的。

为什么会出现这一“异常现象”呢？笔者查阅资料发现，我国的汽油生产工艺主要是“催化裂化法” [2]，这种方法提炼出的汽油组分中会含有较多的不饱和烃——烯烃（我国规定烯烃的质量分数不高于35% [3]）。即便是采用“直馏法”生产的汽油，也会含有少量的不饱和烃。

从该反应可知，高锰酸钾溶液与溶剂汽油混合后，高锰酸钾会被不饱和烃还原，产生黑色沉淀二氧化锰，同时生成强碱KOH，这不仅破坏了高锰酸钾溶液，也使混合后的液体变为有色的悬浊液，从而偏离了原实验设计的意图。

这样看来，现行沪教版九年级化学教科书中删去这个化学实验，极可能是编者发现了实验设计本身存在的科学性漏洞。

三、对“同种溶质在不同溶剂中的溶解”实验的改进

通过上述理论分析和实验验证可知，设计有关“同种溶质在不同溶剂中的溶解”实验，所选用的溶质与所选用的溶剂绝不能发生化学反应。

按照这一思路，我们不难对上述实验题中的“实验1”提出改进方案，即选用非氧化性的有色盐（如蓝矾、绿矾等晶体）与水、溶剂汽油进行实验。

例如，我们将高锰酸钾晶体更换为硫酸铜晶体进行“同种溶质在不同溶剂中的溶解”实验，有关的操作、现象和结论如下：

①分别将1粒硫酸铜晶体加入5mL水、5mL溶剂汽油中，振荡、静置，观察到硫酸铜晶体在水中溶解得到蓝色溶液，硫酸铜晶体在汽油中不溶解并沉降在试管底部。

②将这两种液体混合，振荡、静置，观察到液体分层，上层液体无色、下层液体蓝色，并且试管底部没有固体残留。

③上述实验现象充分说明，硫酸铜晶体易溶于水、难溶于汽油，即同种溶质在不同溶剂里的溶解性不同。

四、结束语

化学实验是命制各种选拔性考题的重要素材，作为命题者要确保：