活性炭吸附色素实验的再改进

实验教学
教育与装备研究
２０２０年第９期
④在加入浓硫酸后要迅速搅拌均匀，至
黑面包 开始膨胀时停止搅拌，否则会导致蔗糖上层快速膨胀，而下层膨胀较慢，形成的黑面包不均匀，影响 黑面包 的膨胀高度，还会出现断层现象㊂参考文献：
［１］宋心琦．全日制普通高级中学教科书（必修）㊃化学
［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００３：１３０．
［２］王祖浩．普通高中课程标准实验教科书㊃化学１
［Ｍ］．南京：江苏教育出版社，２００９：９１．
［３］李严．浓硫酸与蔗糖反应的实验改进［Ｊ］．中学化
学教学参考，２０１６，（１６）：４３．
［４］张媛媛．蔗糖与浓硫酸反应条件探究［Ｊ］．学周刊，２０１３，（７）：１４０．
［５］李飞波．浓硫酸与蔗糖反应的实验改进［Ｊ］．化学
教学，２００９，（８）：４２－４３．
［６］龚美华．正交实验法对 黑面包实验 最佳条件的
研究［Ｊ］．化学教与学，２０１５，（１０）：８３－８４＋４６．活性炭吸附色素实验的再改进
陈培亮㊀许雪珠
摘㊀要：对近年来国内文献中活性炭吸附色素的典型改进实验进行归类和比较㊂针对改进实验中存在现象不直观，棉花吸附色素干扰学生认知，实验时间㊁效果受活性炭用量影响，装置不易得等不足，进一步改进实验㊂改进后的实验装置简单㊁操作简便㊁现象明显㊁实验所用时间少并且成功率高，既适用于课堂教学，也适用于学生分组实验和课外探究活动㊂
关键词：活性炭；吸附色素；实验改进陈培亮，广东省珠海市第十三中学，一级教师；许雪珠，广东省珠海市南屏中学，一级教师
㊂
图１㊀㊀
㊀㊀一㊁问题的提出
人教版‘化学“九年级上册第六单元课题一设计了如图１所示实验［１］，证明活性炭具有吸附色素的能力㊂
针对该实验存在现象不明显㊁实验时间较长和药品用量较多等不足，很多同行对其进行了改进㊂但现有改进实验仍存在现象不直观㊁棉花吸附色素干扰学生认知㊁实验时间或效果受活性炭用量影响㊁实验装置不易得等不足㊂因此，笔者对国内教学文献中
活性炭吸附色素的典型改进实验进行实践㊁归类和比较，并进行再改进㊂
㊀㊀二㊁当前 活性炭吸附色素实验 的改
进思路
㊀㊀（一）将活性炭和红墨水混合再过滤
以周开军小组［２］的改进实验为例（图２）㊂
该实验的优点是操作简单，所用时间少㊂但也存在缺点㊂一是实验现象不直观，加入活性炭后，混悬液为黑色，挤压棉花过滤后液体才变为无色，不利于学生的认知㊂二是塞入棉花的量不好控制，棉花过少则液体中的活性炭粉末不能被完全过滤，液体略带黑色；棉花过多则难以
４５
２０２０年第９期
教育与装备研究
实验教学
压进试管，甚至会让玻璃棒断裂，造成实验安全事故㊂三是所用棉花量较多，而且棉花只能用一次，浪费药品
㊂
图２
（二） 棉花－活性炭－棉花 模式
以邹振惠［３］的改进实验为例（图３）㊂该实验具有操作简便㊁实验成功率高㊁现象明显的优点㊂但该类改进实验中，与红色溶液接触的棉花会吸附色素而变红，容易对学生的认知造成干扰，需要做对比实验㊂另一方面，该实验中溶液流过致密的活性炭层需要时间较长，不利于课堂教学的组织㊂也有其他老师对该装置进行改进（如图４）［４－６］但仍然不能解决棉花吸附色素或实验时间难以控制的问题
㊂
图
３
图４
（三）通过外力减少实验的时间
以宋开慧［７］的改进实验为例（图５）㊂该实验具有操作简便㊁实验所需时间少的优点，但该实验中，若活性炭填充过多，则难以推动；若活性炭填充过少，则炭粉容易进入溶液，影响实验结果㊂另外，该实验仍会存在棉花吸附色素干
扰学生认知的问题，需做棉花的对比实验
㊂
图５㊀用玻璃棒减少实验时间
杨勇等［８］通过利用注射器减少实验时间并做对比实验排除棉花吸附色素的干扰（图
６），但实验时间仍较长而且存在 若活性炭填充过多，注射器难以推动 的问题
㊂
图
６
图７
（四）将实验装置微型化
高锐升［９］通过胶头滴管将实验微型化（图７），该实验装置简单，操作简便，大大节约了
实验药品，减少了实验的时间，适用于学生进行分组实验㊂但该实验加入红墨水之后，混悬液
为黑色，挤压胶帽后液体变为无色，现象不直观㊂另外实验后棉花无法取出，仪器不能重复使用，造成浪费㊂
赵东［１０］将胶头滴管进行特殊处理，该实验操作简便，现象直观并通过对比实验排除棉花吸附色素的干扰㊂但该实验的仪器处理和药品填充一般中学实验室无法完成，不利于推广㊂
以上两种微型化改进实验适用于学生进行分组实验和课外探究的教学，但由于实验的可视性不强，不适用于课堂教学教师演示㊂㊀㊀三㊁实验的再改进
（一）实验用品
①仪器：３０ｍＬ注射器（宽口）㊁５０ｍＬ烧杯㊂
５５
实验教学教育与装备研究２０２０年第９期
②药品：活性炭㊁红墨水㊁细沙㊁棉花㊂
（二）实验步骤㊁现象和结论
①实验步骤：按图８所示组装装置（活性炭和细沙混合物体积比为１ʒ６）㊂在注射器中加入红墨水，推动注射器㊂
②实验现象：红色液体依次渗透过细沙㊁活性炭和细沙的混合物和棉花，最后变为无色澄清的液体从注射器出口处流出㊂
③结论：活性炭具有吸附色素的能力㊂
图８
（三）其他说明
①棉花的作用是过滤活性炭粉和检验活性炭是否失效（若棉花变红色，则活性炭失效）㊂②活性炭和细沙混合可以控制液体流速以便色素被充分吸附（只用活性炭的话，量多则液体流速慢，量少则吸附效果不好）；细沙不能吸附色素，不影响实验结果㊂
③活性炭和细沙的混合物上方放置少量细沙，可以防止红墨水和活性炭混合导致液体变黑，影响实验的直观性㊂
㊀㊀四㊁再改进实验的优点
①该实验集合了现有的活性炭吸附色素改进实验现象明显㊁直观，操作简便，仪器易得，药㊀㊀品用量少㊁成功率高并且可以多次使用等优点㊂②该实验解决了现有活性炭吸附色素改进实验棉花吸附色素对学生认知造成干扰的问题，而且无需做棉花的对比实验㊂同时，采用活性炭和细沙混合，减少了实验的时间，解决了实验时间或效果受活性炭用量影响的问题㊂③该实验适用性广㊂既适合教师用于课堂演示，也适用于学生进行分组实验或者课外探究活动㊂
参考文献：
［１］王晶，郑长龙主编．义务教育课程标准教科书化学（九年级上册）［Ｍ］．北京：人民教育出版社，２０１２：１０７．
［２］周开军，赵瑶．活性炭吸附的创新性实验［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１２，（６）：５１．
［３］邹振惠．木炭使红墨水脱色实验的改进［Ｊ］．化学教育，１９８３，（６）：４６．
［４］陈培亮．活性炭吸附色素实验的改进方案比较［Ｊ］．实验教学与仪器，２０１２，（５）：２５－２６．［５］蒋凤斌，尹春雨．活性炭吸附性实验的改进［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１２，（８）：４９．
［６］罗欣怡．活性炭吸附性实验探究及装置改进［Ｊ］．教育与装备研究，２０１７，（８）：７４－７７．
［７］宋开慧．木炭吸附作用实验的探究与改进［Ｊ］．化学教学，２０１２，（９）：４６－４７．
［８］杨勇，时孜刚，储洋．活性炭及木炭吸附性实验的改进［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１４，（１０）：６６．［９］高锐升．对活性炭（或木炭）吸附实验的改进［Ｊ］．中学化学教学参考，２０１９，（８）：５１．
［１０］赵东．活性炭吸附性实验的改进［Ｊ］．化学教与学，２０１６，（４）：９１．
６５。