蔗糖与浓硫酸反应演示实验的研究及改进

蔗糖与浓硫酸反应演示实验的研究及改进

摘要:蔗糖与浓硫酸反应的演示实验是中学化学教材中用以说明浓硫酸脱水性和强氧化性的经典实验。

关键词:蔗糖浓硫酸实验改进

一、蔗糖与浓硫酸反应的演示实验的不足

蔗糖与浓硫酸反应的演示实验是中学化学教材中用以说明浓硫酸脱水性和强氧化性的经典实验。人教社2002版《普通高级中学教科书(必修)第一册》[演示实验6-4]蔗糖与浓硫酸的反应,本实验存在如下不足:

1、装置是敞开式的,产生的有害气体对教师及学生的身体造成伤害,同时不利于环境保护;

2、药品用量过大(20g蔗糖,15ml 98%的浓硫酸),造成浪费药品。通过查阅资料得知,关注此演示实验的教学工作者并不多,只有一篇文章对此演示实验进行了改进,即《化学教学》2002年第11期陈涌生《蔗糖与浓硫酸脱水碳化演示实验的改进》。该实验把烧杯改为用18*180规格的试管作反应容器,把试剂用量改为5g 蔗糖和4ml98%的浓硫酸,但该实验仍然没有处理产生的有害气体,不利于环境保护,药品用量仍然稍大。对此实验,我们作了一些探讨,并作了改进,既能防止污染,又能节约药品,演示效果很好。把烧杯改为具支试管并组装成能够吸收有害气体的装置,药品用量改为3g蔗糖,3ml98%的浓硫酸。现简单介绍如下:

二、实验部分

2、1主要仪器和试剂:

15*150mm具支试管,

橡胶塞,胶头滴管,烧杯,

玻璃棒,分析纯98%的浓硫酸,

分析纯蔗糖,澄清石灰水。

2.2 实验步骤:

2.2.1如附图,组装好实验装置。实验前,在具支试管中加入3g蔗糖固体,在烧杯中加入适量的澄清石灰水。

2.2.2向具支试管中用胶头滴管加几滴水,使蔗糖被水润湿透彻。

2.2.3 迅速加入3ml98%的浓硫酸,用玻璃棒迅速搅拌,待具支试管外壁温度升高到烫手,黑色物质开始膨胀,即停止搅拌,再盖上橡胶塞。

三、实验结果:具支试管内的蔗糖先从白色变为褐色,再变为黑色,产生了“黑面包”,“黑面包”会彭得很大最后迅速形成疏松多孔海绵状碳,上升至具支试管口,澄清石灰水变浑浊

讨论:蔗糖与浓硫酸反应之后体积的变化。

蔗糖与浓硫酸反应之后,产生了“黑面包”,“黑面包”会彭得很大?感觉体积比以前更大。是密度变小,体积确实变大,质量变小,但是要是说都是粉末状,因为1molC对应1molCH2O,在不考虑碳与浓硫酸反应的前提下,碳的相对密度2.25 ,蔗糖的相对密度 1.587,所以碳的相对体积为12/2.25=5.33,蔗糖的相对体积30/1.587=18.9,可知体积变小,而再加上碳与硫酸反应,碳的质量就会更少。

蔗糖是一种碳水化合物,遇浓硫酸产生脱水,剩下的是碳。体形蓬松。实际的体积并不大。

一是硫酸具有碳化作用生成水。二是碳化的水与剩余的浓硫酸稀释,因为分子间有间隙,所以体积就变小了

四实验原理

由于蔗糖的湿润水与浓硫酸发生了强烈的水合作用,放出了大量的热量,使反应温度迅速上升,由于蔗糖脱水碳化游离出来的部分碳在高温下又和浓硫酸继续氧化,释放出来的二氧化碳和二氧化硫气体使试管内黑色物质的体积迅速膨胀,使澄清石灰水变浑浊。

由于浓硫酸有脱水性和强氧化性,我们往蔗糖上滴加浓硫酸,会看到蔗糖变黑并且体积膨胀。化学式C+2H2SO4=CO2(气体号)+2SO2(气体号)+2H2O条件是加热

五、实验改进的优点

用图所示的装置演示实验,简易可行,防止污染环境,减少了热量损失,节约了试剂用量,实验成功率高,现象明显,演示效果好。

参考文献:

[1]陈涌生.蔗糖与浓硫酸脱水碳化演示实验的改进.化学教学,2002.(11):8.