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对乙醇与重铬酸钾溶液反应的实验创新|教师之声

2024-03-05 13:05

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摘要:根据乙醇与酸性高锰酸钾的反应,推测乙醇具有还原性,再引导学生运用传统方法进行乙醇与酸性重铬酸钾的实验,在学生已经理解可以运用强氧化剂和乙醇进行反应的基础上,将化学反应原理与生成生活相联系,将该实验运用到交警查酒驾上,并利用创新实验,让学生直观地观察到交警查酒驾的原理,进一步理解化学与生活的关系。

【关键词】乙醇 酸性高锰酸钾溶液 酸性重铬酸钾溶液 交警查酒驾原理 实验创新


1 设计意图

      在新课改《高中化学教科书 化学必修第二册》的79页资料卡片中,将老教材中乙醇酒驾实验改为了乙醇进入人体后,会在肝中通过酶的催化作用被氧化为乙醛和乙酸【1】。该部分的改动,明显减弱了乙醇在生活中的应用,笔者通过资料可知在大学教材中乙醇能够被氧化为乙酸,其反应机理为:

3C2H5OH+K2Cr2O7+4H2SO4→Cr2(SO4)4+K2SO4+3CH2CHO+7H2O

3C2H5OH+2K2Cr2O7+8H2SO4→2Cr2(SO4)3+2K2SO4+3CH3COOH+11H2O

在一些杂志上则出现的反应原理为:

3C2H5OH+Cr2O72-(橙黄色)+18H+→4Cr3+(绿色)+3CH3COOH+11H2O【2】

由以上内容可以看出要想讲明白乙醇与重铬酸钾溶液的反应原理是相当复杂的,对于刚上高一的学生来说是无疑是加重了他们的学业负担,因此将这部分内容删除和简化是有一定道理的,但笔者认为,在教学中不能只因为反应原理的复杂化就忽律了化学的学习最终应该运用到生成生活实际的事实,既然教材编者希望乙醇与重铬酸钾溶液的实验进行简化,那么笔者也会从这方面进行考虑的情况下进行该实验的创新。


2 实验验证

笔者在讲授乙醇这节课时,涉及了乙醇的催化氧化实验,在《化学必修第二册》79页中提到了乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,被氧化成乙酸。从这句话中,我们可以知道一冲可以和酸性高锰酸钾和酸性重铬酸钾反应,相对于酸性重铬酸钾,酸性高锰酸钾,学生更加的熟悉,那么笔者就从酸性高锰酸钾的实验入手,让学生从氧化还原的角度,理解乙醇具有还原性的性质。

首先由学生进行分组实验:

实验仪器:试管,胶头滴管

实验试剂:酸性高锰酸钾,乙醇溶液

实验步骤:取一支试管,向其中加入一定量的酸性高锰酸钾溶液,再用胶头滴管取少量乙醇溶液滴加到酸性高锰酸钾溶液中,并振荡试管,可观察到酸性高锰酸钾溶液褪色。(如图1)

图1

根据上述实验,笔者开始介绍酸性重铬酸钾也是一个强氧化性的物质,是否也可以与乙醇发生反应呢?反应现象又是什么?

由于书中未给出详细的乙醇与酸性重铬酸钾溶液反应的比例和酸性重铬酸钾的浓度,笔者通过查阅资料【2】和亲身实验得出以下结论:

实验仪器:四支试管,胶头滴管

实验试剂:30%硫酸溶液、40%硫酸溶液、60%硫酸溶液、80%硫酸溶液,1%重铬酸钾溶液、2%重铬酸钾溶液,乙醇溶液

实验步骤:分别取不同百分含量的重铬酸钾2ml加入不同的试管,在分别滴加不同百分含量的硫酸溶液2ml,接着分别向各试管中滴加0.5ml的无水乙醇,不断振荡试管,并观察实验现象。(如表1)表1 乙醇与酸性重铬酸钾溶液反应的实验现象

通过上述实验,学生可以充分理解酸性重铬酸钾可以与乙醇发生反应,且最终溶液呈蓝色。(如图2)

图2

接下来我们继续探讨乙醇与酸性重铬酸钾实验在生活中如何使用到交警查酒驾的行为上。


3 实验改进和创新

实验仪器:剪刀、带橡胶塞的普通漏斗、干燥管、棉花、纸巾,胶头滴管。(如图3)

图3

实验试剂:80%的硫酸和2%的重铬酸钾以1:1进行混合,95%的乙醇溶液。(如图4)

图4

实验步骤:

(1)取一小片棉花在尽量撕开的情况下,装入球形干燥管的球体内,并用胶头滴管滴加1到2滴酸性重铬酸钾溶液至棉花上,可以看到棉花上有明显的橙红色(如图5);

图5

再将一大片棉花沾满乙醇溶液,并包裹在普通漏斗的底部,将其与球形干燥管相连接,防止晃动,连续吹气10s以上,就可以观察到颜色的变化。(如图6)

图6

(2)取一片纸巾,用剪刀将其剪为半圆形,领取一片完整的纸巾备用(如图7)。

图7

将半圆形纸巾装入球形干燥管的球体内,并用胶头滴管滴加1到2滴酸性重铬酸钾溶液至纸巾上,可以看到纸巾上有明显的橙红色(如图8)。

图8

再将一片完整的纸巾沾满乙醇溶液,并包裹在普通漏斗的底部,将其与球形干燥管相连接,防止晃动,连续吹气10s以上,就可以观察到颜色的变化。(如图9)

图9

将这两组实验中使用的棉花和纸巾取出,进行对比,会发现棉花的吸附作用更强,颜色更深,纸巾的吸附作用弱一些,颜色相对较浅(如图10)。

图10

通过纸巾变色过程可以看出乙醇与酸性重铬酸钾反应的过程会出现绿色的现象,棉花对于乙醇的吸附作用更强,反应更加迅速,颜色更深,可以看到明显的蓝色,也可以进一步说明,乙醇与酸性重铬酸钾进行反应的过程中,同时存在着从橙红色变为绿色最后变为蓝色的过程。


4 实验分析

(1)通过乙醇与酸性高锰酸钾溶液的反应,可以更好地从学生已知内容出发,学生在《化学必修第一册 氧化还原反应》【3】中已经知道酸性高锰酸钾为强氧化剂,那么可以通过氧化还原反应的原理知道乙醇具有还原性,该实验可以很好地帮助学生从已知知识过渡到未知知识,学生也比较容易接受。

(2)利用乙醇与酸性重铬酸钾溶液进行实验,通过观察实验现象,同时和乙醇与高锰酸钾溶液实验进行对比,由于两个实验均用的相同的实验方法,可以更好地进行比较,帮助学生理解酸性高锰酸钾也具有强氧化性的特点。

(3)根据乙醇可以和酸性高锰酸钾溶液进行反应的事实,过渡到警察查酒驾的上,能够将所学的化学反应原理与实际生产生活相联系,更好地在教学中体现科学探究与创新意识,科学态度与社会责任的化学学科核心素养。【4】


5 实验创新的意义

(1)该实验创新并不力求让学生理解乙醇与酸性重铬酸钾溶液的反应机理,而是从氧化还原反应的角度去理解乙醇具有还原性,可以和酸性高锰酸钾溶液,酸性重铬酸钾溶液进行反应,对于学生难度不大,同时也符合了教材编者简化乙醇与酸性重铬酸钾溶液反应的原理探究。

(2)该实验装置,仪器简单,在高中化学实验室中均属于常见仪器,对于学生进行分组实验较为理想,可以让学生的课堂更加丰富多彩,同时整个实验用时不长,并不会耽误教师太多的上课时间,同时也能帮助教师,丰富自己的课堂教学。

(3)整个装置以立体式的结构展现在学生的面前,从吹气到实验现象的出现,均模拟了真实酒驾中警察查酒驾的过程,让学生可以更好地理解化学与社会生成、生活实践之间的联系,让学生真正体会到什么叫学有所用,学有所得,生活中处处存在着与化学原理有关的东西,需要我们的学生去细心观察,细心体会。

(4)该实验也可以作为真实的情景,出现在学生的考题中,通过该实验创新,对于以后学生看到生活中的情景,也不会觉得过于陌生,无从下手的想法,可以更加有效地帮助学生克服,考题中的情景问题。


参考文献:

【1】人民教育出版社 课程教材研究所 化学课程教材研究开发中心,2019年:《普通高中教科书化学必修第二册》,人民教育出版社。

【2】李俊生,《乙醇与酸性重铬酸钾溶液反应变色问题的研究》,《中学化学》,2014年,第6期。

【3】人民教育出版社 课程教材研究所 化学课程教材研究开发中心,2019年:《普通高中教科书化学必修第一册》,人民教育出版社。

【4】中华人民共和国教育部制定,2017年版2020年修订,《普通高中化学课程标准》,人民教育出版社。



文末小贴士

1 作者介绍

樊凤,第三师图木舒克市第二中学教师,从事高中化学教学工作12年,从事班主任工作7年,获得兵团级论文大赛二等奖,现场课大赛二等奖,实验创新大赛三等奖,教师信息素养大赛三等奖。

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