許文皓+羅明標

摘要：文章通過探究藍瓶子實驗用于課堂演示的最佳條件，以提升化學(xué)課堂演示實驗的效果，為學(xué)生創(chuàng)造更多的化學(xué)實驗體驗和拓展機會，來培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題與解決問題的能力及創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：藍瓶子實驗；演示實驗；最佳條件

文章編號：1008-0546（2016）10-0084-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.030

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，因此不論哪個時代，實驗永遠是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，是化學(xué)教育研究的重要內(nèi)容[1]。在深化教育改革的背景下，人教版及蘇教版高中化學(xué)教材“實驗化學(xué)”中都引入了藍瓶子實驗，旨在提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過藍瓶子實驗理解振蕩反應(yīng)，通過實驗的趣味性來激發(fā)學(xué)生的探究欲望。引導(dǎo)學(xué)生探究影響化學(xué)實驗條件以及控制化學(xué)實驗反應(yīng)方法，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力，所以“實驗化學(xué)”選修課程，非常受學(xué)生的青睞，許多高中化學(xué)老師都會在課堂上做很多演示實驗以提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，同時也能讓學(xué)生對實驗的原理和實驗所體現(xiàn)的科學(xué)思想方法有更加深入的了解[2]。藍瓶子實驗的實驗過程中，有明顯的化學(xué)變化現(xiàn)象，操作簡單并且易于學(xué)生觀察，化學(xué)教師可以通過實驗中溶液顏色的變化，來提升化學(xué)的趣味性。

藍瓶子實驗中所用的亞甲藍是一種氧化還原劑，易溶于水和乙醇。在堿性的環(huán)境下，往藍色的亞甲藍溶液中滴加還原劑葡萄糖，會發(fā)現(xiàn)藍色的亞甲藍溶液被還原成無色的亞甲白溶液[3]。振蕩混合液使之融入空氣，氧氣將亞甲白氧化為亞甲藍，使得液體又呈現(xiàn)藍色。實驗過程中溶液顏色交替出現(xiàn)藍色—無色—藍色—無色……的現(xiàn)象，其中由藍色出現(xiàn)變?yōu)闊o色所需要的時間我們稱之為振蕩周期[4，5]，變色時間的長短受反應(yīng)條件的影響。由于是一個課堂演示實驗，反應(yīng)時間太長或者過短都不利于課堂教學(xué)，所以選擇適宜的反應(yīng)時間是做這堂演示課的關(guān)鍵。本實驗著重考察反應(yīng)溫度、NaOH濃度、振蕩程度、振蕩時間對反應(yīng)時間的影響。

一、實驗用品、實驗儀器及實驗裝置

1. 實驗用品

葡萄糖固體，NaOH固體，亞甲藍溶液（濃度為0.2%（w/V），溶劑為蒸餾水），燒杯，錐形瓶，試管，酒精燈，恒溫培養(yǎng)振蕩器（如圖1）等。

2. 實驗裝置

實驗裝置如圖2所示

二、演示實驗反應(yīng)條件探究

1. 探究反應(yīng)溫度對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液，將錐形瓶放入恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現(xiàn)均勻的藍色如圖3，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變?yōu)闊o色，如圖。

（2）取錐形瓶中的混合液體，分別倒入8支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有玻璃導(dǎo)管和溫度計的橡皮塞，關(guān)閉玻璃導(dǎo)管的閥門。將試管放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中靜置，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度分別為5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃，等試管內(nèi)液體的溫度到所需要的溫度時，取出，打開玻璃導(dǎo)管的閥門，放入相應(yīng)溫度的恒溫培養(yǎng)振蕩器（振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關(guān)閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結(jié)果如表1所示。

（3）從錐形瓶中另取部分液體分別倒入4支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，關(guān)閉玻璃導(dǎo)管的閥門。將試管放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中靜置，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度分別為26℃、27℃、28℃、29℃，待試管內(nèi)的混合液溫度達到規(guī)定溫度時，取出，打開玻璃導(dǎo)管的閥門，放入相應(yīng)溫度的恒溫培養(yǎng)振蕩器（振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關(guān)閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結(jié)果如表2所示。

由表1和表2可以看出，在NaOH濃度、振蕩程度、振蕩時間一定時，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率加快，褪色時間減短，但是當溫度達到40℃時溶液變?yōu)樽攸S色，不能用于闡明實驗現(xiàn)象。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學(xué)生有足夠的觀察時間，我們?nèi)?6℃為最佳反應(yīng)溫度。

2. 探究NaOH濃度對變色時間的影響

（1）取7個潔凈的燒杯，向每個燒杯中分別加入0.75g、1.5g、2.25g、3.0g、3.75g、4.5g、5.25gNaOH，往燒杯中分別加入150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃棒攪拌均勻，等固體完全溶解后，分別倒入200mL 的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/v）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現(xiàn)均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變?yōu)闊o色。

（2） 將7個錐形瓶中的部分液體分別倒入7支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，關(guān)閉玻璃導(dǎo)管的閥門。將試管放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中靜置，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時取出，打開玻璃導(dǎo)管的閥門，放入恒溫培養(yǎng)振蕩器（26℃、振蕩程度為 300r/min）中振蕩60"，關(guān)閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結(jié)果如表3所示。

由表3可以看出當溫度為26℃，振蕩程度為300r/min，振蕩時間60”的情況下，隨著NaOH濃度的增加，反應(yīng)速率增大，褪色時間減小，但是當NaOH濃度為3.38%（w/V）時溶液變?yōu)樽攸S色，不能用于闡明實驗現(xiàn)象?？紤]到課堂時間的有限性，又要保證學(xué)生有足夠的觀察時間，我們?nèi)aOH濃度 （w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中）為最佳反應(yīng)條件。

3. 探究振蕩程度對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）中進行振蕩，溶液呈現(xiàn)均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變?yōu)闊o色。

（2）取錐形瓶中的部分液體分別倒入7支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，關(guān)閉玻璃導(dǎo)管的閥門。將試管放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中靜置，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時取出，打開玻璃導(dǎo)管的閥門，放入振蕩程度分別為150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min的恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為26℃）中振蕩60”，關(guān)閉閥門，停止振蕩，觀察，記錄褪色時間，實驗結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出當溫度為26℃，NaOH濃度（w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振蕩時間60"的情況下，隨著振蕩程度的增加，反應(yīng)速率減小，褪色時間增大。考慮到課堂時間的有限性，又要保證學(xué)生有足夠的觀察時間，我們?nèi)≌袷幊潭?00r/min為最佳反應(yīng)條件。

4. 探究振蕩時間對變色時間的影響

（1）在燒杯中依次加入3.0gNaOH，150mL水，4.5g葡萄糖，用玻璃杯不斷攪拌，待固體完全溶解后，將混合液倒入200mL的錐形瓶中，然后向錐形瓶中滴加0.2mL的0.2%（w/V）亞甲藍溶液。將錐形瓶放入恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為常溫、振蕩程度為 300r/min）進行振蕩，溶液呈現(xiàn)均勻的藍色，塞上瓶塞，靜置，混合液由藍色變?yōu)闊o色。

（2）取錐形瓶中的部分液體分別倒入5支50mL的試管中，倒入的體積均為15mL，然后塞上帶有溫度計和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞，關(guān)閉玻璃導(dǎo)管的閥門。將試管放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中靜置，調(diào)節(jié)恒溫振蕩器的溫度為26℃，待溫度計顯示為26℃時，取出，打開玻璃導(dǎo)管的閥門，放入振蕩程度為300r/min的恒溫培養(yǎng)振蕩器（溫度為26℃）中分別振蕩為20"，40"，60"，80"，100"后停止振蕩，關(guān)閉閥門，觀察，記錄褪色時間，實驗結(jié)果如表5所示。

由表5可以看出，當溫度為26℃，NaOH濃度（w/V）為1.96%（3.0gNaOH溶于150mL水中），振蕩程度為300r/min的情況下，隨著振蕩時間的增加，反應(yīng)速率減小，褪色時間增大?？紤]到課堂時間的有限性，又要保證學(xué)生有足夠的觀察時間，我們?nèi)≌袷帟r間40"為最佳反應(yīng)條件。

三、 結(jié)論

（1）在堿性條件下，經(jīng)振蕩后的亞甲藍和葡萄糖混合液，靜置后均會褪色。NaOH濃度，反應(yīng)溫度，振蕩程度，振蕩時間均會影響褪色時間，由實驗也可以看出，當反應(yīng)溫度和NaOH濃度達到一定的程度時混合液會變?yōu)樽攸S色，不能再用于闡明反應(yīng)現(xiàn)象。

（2）本實驗是為探究教師在課堂上的演示實驗條件，因為課堂教學(xué)時間有限和學(xué)生需要足夠的觀察時間，所以要求演示時間不能過長也不能過短。教師應(yīng)將上述探究實驗過程以微課的形式來讓學(xué)生觀察，通過對各種實驗過程的觀察以及相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)反應(yīng)所需要的條件，以及決定化學(xué)反應(yīng)能否成功的條件和控制化學(xué)反應(yīng)的方法，讓學(xué)生對實驗進行拓展，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主思考問題、分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新精神。

（3）經(jīng)過和學(xué)生一起探討總結(jié)出此次實驗的探究結(jié)果，得到最佳的演示條件為用1.96%（w/V）NaOH溶液，反應(yīng)溫度為26℃，振蕩程度為300r/min，振蕩時間為40"。

（4）課堂演示藍瓶子實驗過程中，教師應(yīng)讓學(xué)生一起思考討論來得出相應(yīng)的實驗裝置，以及實驗步驟，最終教師和學(xué)生一起來完成課堂教學(xué)的演示實驗，振蕩過程在恒溫培養(yǎng)振蕩器中完成，觀察溶液褪色變化時應(yīng)用水浴加熱裝置。

參考文獻

[1] 文林，歐陽津. 基于問題解決原型建構(gòu)的高中化學(xué)實驗教學(xué)初探[J]. 化學(xué)教育， 2012（11）：21～24

[2] 趙云岺，歐陽津，劉正平，范樓珍，蔣福賓. 化學(xué)實驗競賽在實驗教學(xué)和人才培養(yǎng)中的作用 [J]. 化學(xué)教育， 2012（3）：64～68

[3] 熊言林，王闖. 藍瓶子實驗最佳反應(yīng)條件的探究[J]. 實驗與創(chuàng)新思維， 2010（10）：16-18

[4] 人民教育出版社化學(xué)室. 全日制普通高級中學(xué)教科書實驗化學(xué)（選修6）[M]. 北京：人民教育出版社， 2007：5-6

[5] 熊言林. 一個激趣啟思的化學(xué)實驗設(shè)計-亞甲基藍反復(fù)變色的實驗[J]. 化學(xué)教育， 2005（2）：37-38