新黑面包实验
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化学教学 2004年,第1_2期
新“黑面包”实验
吴 敏,马宏佳
(南京师范大学化学教育研究所,江苏南京210097)
文章编号:1005-6629(2004)01-0016-01 中图分类号:G633.8 文献标识码:C
高一化学《硫酸》这一节中,“黑面包”实验是为
了验证浓硫酸的脱水性,反应现象明显,形成了碳的黑色柱状物。但是,这个实验产生大量有刺激性气味的气体,除了无害的水蒸气和CO2之外,还包括CO、SO2等气体,这些气体是有毒的。相对来说,大部分教室的通风条件不是很好,而且有那么多的学生,这个实验的结果使教室充满了令人窒息的气体。因此,国外有学者重新设计了一个演示实验,避免使用浓硫酸,并且反应迅速,实验现象明显,只产生很少量的烟,不污染环境。经过我们的试验,效果确实很好,现介绍如下:
1 实验原理
C12H22O11(s)=12C(s)+11H2O(g)+Q……①C12H22O11(s)+8KClO3(s)=12CO2(g)+11H2O(g)+8KCl(s)+Q
………………………………②
2 实验步骤
称取5g蔗糖倒入蒸发皿中,将1gKClO3加到这堆糖上,然后用玻璃棒搅拌均匀,形成堆,慢慢地加入2.4～2.8mL95%的乙醇,用玻璃棒竖在蒸发皿中央使形成潮湿固体的紧密柱状物,点燃乙醇。
3 实验现象
在乙醇刚开始燃烧的一分半钟内,堆上不断冒出颗粒状的、小的、黑色的碳喷出物,并且不断有紫色火焰闪烁。2分钟以后,堆顶部的碳喷出物不断聚集,向上生长,不时有紫色火焰从堆中迸出,碳的柱状物开始扭曲且越长越快。4分钟以后反应完成,产生一根长的弯曲的黑色柱状固态碳,可以闻到少量的焦味就像燃烧糖一样。这个实验中产生的碳呈浅黑色,松软,一碰即碎,体积较大;而“黑面包”实验产生的碳呈黑色,坚硬,如木炭,体积较小。从下图可以看出,5g蔗糖加1gKClO3比20g蔗糖加15mL浓H2SO4得到的产物体积要大。
4 讨论
1)在这个演示实验中至少有三个独立的反应连续发生:①乙醇的燃烧;②利用KClO3使蔗糖氧化;
,热量促使下一个反应的发生。乙醇燃烧,放出热量,
使蔗糖在强氧化剂KClO3的作用下被氧化(见方程
2),第三个反应中蔗糖脱水生成碳和水(见方程1)。蔗糖脱水的活化能是非常高的,反应只有在高温下才能发生(>500℃),因为这个原因,直到氯酸钾的氧化反应完成以后碳柱才真正开始上升。蔗糖通过氯酸钾的氧化(方程2)产生CO2,气体产物和不断增长的碳柱混合,使产生的黑碳比正常体积要大。三个反应连续发生验证了当反应发生在真实情况下时,不能用简单的化学方程式来描述化学反应。
2)这个演示实验可以用来验证放热反应和氧化还原反应
方程1:11ΔH H2O)-ΔH C12H22O11)=-11×f(f(242+2226=-436KJ方程2:11ΔH H2O)+1211ΔH CO2)+8ΔH f(f(f(KCl)-ΔH C12H22O11)-8ΔH KClO3)f(f(
=-11×242-12×393-8×437+2226+8×391=-5520KJ5 实验的关键
1)从以上的计算可以看出,这两个反应是放热反应,并且第二个反应放出很高的热量,因此这个实验不能用烧杯、表面皿来做,必须用耐热的蒸发皿来做。2)蔗糖和KClO3要混合均匀,加入乙醇以后要把潮湿固体堆得很紧密。
3)碳柱在生产过程中最好用两根玻璃棒夹住以促进它向上生长,以免阻碍糖的燃烧、氧化。
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的被动学习走向富于创新精神的主动学习
化学教学 2004年,第1_2期
课题:请用常见的化学仪器或生活用品证明HCl的溶解度。同学们充分发挥了自己的思维想象,设计出了各式各样的证明方法,且从理论和实验两方面分析了它们的优缺点和可行性。完成了题为《对HCl在水中溶解度的实验研究》、《证明HCl极易溶于水的方法之我见》、《喷泉实验与HCl的溶解度》等化学科技写作。
3 开展化学科技写作应注意的几点
一是注意结合化学教学和教材内容,要切实可行。中学生所学化学知识有限,精力和时间也有限,化学科技写作应注意结合化学教学和教材内容。从化学教学中引出的问题学生易于接受,容易理解,有利于写作。二是注意结合学生的实际水平,循序渐进。教师在安排和设计化学科技写作计划时,起点不要过高,写作文章的内容、形式的选择要考虑学生的实际能力和水平,还要考虑学生是否具备观察、测试、实验的能力和条件。三是注意培养学生的参与意识,让学生积极主动参与到化学科技写作活动中,教学的主体是学生,只有学生积极参与,将化学科技写作变成自己自觉的行动,这个活动才可能取得预期的效果。四是注重参与过程,不必过于看重化学科技写作的深度和难度。开展写作目的在于提高学生学习的积极性,变被动学习为主动学习,培养学生的自学能力和创新意识。由于中学生知识和能力的限制,大多数学生不太可能写出水平很高的论文。化学科技写作活动,对学生有意义的是参与。在参与写作活动过程中,学生的能力会得到提高,学生的才能会得到展现,通过化学科技写作增强学生的参与意识和创新意识,这才是活动的重要目的。
总之,开展化学科技写作是我们的一种教学方式,正确运用这种教学方式,可以引导学生变书本学习为生活化、社会化的学习,变被动接受式的学习为主动探究式的学习,变整体划一的大众化学习为充分个性化的创造性学习。为切实培养学生的创新精神和实践能力提供了可实现的具体途径。 参考文献:
[1]朱增华.课程改革与学习方式转变[J].课程·教材·
教法,2002(8).
传统的教学方式为:教师讲授,学生接受。学生是处在被动的“知识灌输容器”状态,是外在诱因强
制作用下的“要我学”。而进行化学科技写作,学生可以自己寻找课题,自己设计探索途径,自己动手准备和实践,自己参与记录和交流,自己设法打印成文参加成果展示。在这一系列的学习活动中,让学生亲身体验了探究的乐趣,成功的喜悦。从而最大限度地激发了学生的学习兴趣和探索求知的欲望,实现了由“要我学”到“我要学”的转化。例如:我班有一个自称化学总也学不好的学生,在一次以化学与生活为题材的化学科技写作中,选择了一个题为《牙膏、牙病、洁牙》的化学科技写作,为了写好这篇文章,他在网上查阅了大量的资料,收集了市区各大超市中的各种品牌的牙膏及产品说明,通过自己刷牙前后不同进行对照,然后用化学知识进行解释。结果他所写的化学科技小论文获得了东阳市评比一等奖,金华市评比二等奖。事后,他悄悄地对我说:老师,我终于明白了,其实我并不笨,能力也不比别人差,我一定能学好化学的。后来,他真的一改往日的学习态度,积极寻找适合自己的学习方法,终于成为化学学习的佼佼者。
2.3 开展化学科技写作,让学生由整体划一的学习走向个性化的学习
传统的课堂教学方式———班级授课制,四五十个人一个班级,大家同用一本教材,同一个计划,同一个教学目标,同样的教学模式,同样的作业,使学生的学习方式模式化、程序化,制约了学生的个性发展。其实每个学生都有其独特的个性,学习方式也有独特的个性差异,他们各自有着不同的观察、思考和解决问题的方法。鼓励学生充分发挥特长,根据自己的独特性,探索适合自身特点的学习策略,是一个老师义不容辞的责任。而在化学科技写作中,每个学生都可根据自己的个性爱好,选择适合自己的课题,用自己的思维方式来分析问题、解决问题。对知识的接受不要求整齐划一,只要求有所收获。为学生提供了平等的学习机会和广阔的思维空间,也为学生个性化的学习提供了广阔的发展平台。在学习HCl的性质时,我们设计了如下的化学科技写作
(上接16页) 参考文献:
[1]ToddP.Silverstein,ZhangY.SugarDehydrationwithout
SulfuricAcid:NoMoreChokingFumesintheClassroom[J].J.Chem.Edu[J].1998,75:748-749.