程 潔

（江蘇省宜興市丁蜀高級(jí)中學(xué)，江蘇宜興 214200）

一、“濃度對(duì)草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

為了讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)速率的相關(guān)影響因素，理清反應(yīng)物濃度和催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響，在教學(xué)中經(jīng)常利用草酸和高錳酸鉀溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)來(lái)輔助學(xué)生探究。

該實(shí)驗(yàn)主要利用的實(shí)驗(yàn)原理如下：

5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2↑+2MnSO4+8H2O

在原有實(shí)驗(yàn)中，教師選取A、B兩支大小相同的試管，并將4 ml濃度為0.01 mol/L的KMnO4分別加入A、B兩支試管當(dāng)中，然后，將2 ml濃度為0.1 mol/L的H2C2O4溶液加入試管A中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將混合溶液褪色的時(shí)間記錄下來(lái)。然后，將2 ml濃度為0.2 mol/L的H2C2O4溶液加入試管B中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將混合溶液褪色的時(shí)間記錄下來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在向裝有濃度為0.01 mol/L的KMnO4的A、B兩個(gè)試管中加入濃度不同的H2C2O4后，在起初的一段時(shí)間內(nèi)，A、B兩支試管并沒(méi)有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一段時(shí)間后，兩支試管中溶液的顏色開(kāi)始逐漸褪去，并且裝有0.2 mol/L的H2C2O4溶液的B試管褪色的時(shí)間比裝有0.1 mol/L的H2C2O4溶液的A試管褪色的時(shí)間要短[2]。

詳細(xì)情況如下：在試管A中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)8分38秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)15分28秒后溶液顏色褪成黃色。在試管B中加入0.2 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)20分16秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)26分01秒后溶液顏色褪成黃色。高中階段的化學(xué)課一節(jié)課時(shí)間是45分鐘，如果在課上單做這一個(gè)實(shí)驗(yàn)就耗費(fèi)了26分鐘，效率較低，并不符合高效的化學(xué)課堂教學(xué)要求。

二、“濃度對(duì)草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究

為了提高“濃度對(duì)草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實(shí)驗(yàn)的課堂操作性，我們可以圍繞以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。第一點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中不同濃度的H2C2O4與相同濃度的KMnO4反應(yīng)，觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的時(shí)間要有明顯的不同。第二點(diǎn)，為了減少實(shí)驗(yàn)占據(jù)的時(shí)間，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的時(shí)間控制在3分鐘之內(nèi)。第三，混合溶液在一定時(shí)間內(nèi)不能褪色。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案一：減小KMnO4的濃度，由原來(lái)的0.01 mol/L的濃度變?yōu)?.002 mol/L的濃度，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在試管A中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)15分01秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)22分11秒后溶液顏色褪成黃色。在試管B中加入0.2 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)20分19秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)30分03秒后溶液顏色褪成黃色。整個(gè)反應(yīng)時(shí)間未能明顯縮短，并不適合課堂上來(lái)操作。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案二：減少試管中KMnO4的體積，由原來(lái)的4 ml減少為2 ml，其他因素不變。在試管A中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)13分02秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)15分22秒后溶液顏色褪成黃色。在試管B中加入0.2 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)20分13秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)22分11秒后溶液顏色褪成黃色。該方案與方案一的實(shí)驗(yàn)時(shí)間有明顯不同，但是耗費(fèi)時(shí)間依然較長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案三：增大H2C2O4的濃度，由原來(lái)的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在試管A中加入0.5 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)2分13秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)3分02秒后溶液顏色褪成黃色。在試管B中加入1.0 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)3分48秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)6分21秒后溶液顏色褪成黃色。增大H2C2O4的濃度后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，基本上7分鐘內(nèi)能夠完成，但是相對(duì)于45分鐘的課堂教學(xué)時(shí)間而言，該實(shí)驗(yàn)時(shí)間還需要進(jìn)一步縮短。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案四：增大H2C2O4的濃度，由原來(lái)的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L；同時(shí)，減少試管中KMnO4的容量，由原來(lái)的4 ml減少為2 ml，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分別向裝有1 ml KMnO4的試管A、B中分別加入0.5 mol/L和1.0 mol/L的H2C2O4溶液。其中，試管A加入1.0 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)1分17秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)1分54秒后溶液顏色褪成黃色。試管B中加入1.0 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)2分08秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)2分50秒后溶液顏色褪成黃色。整個(gè)實(shí)驗(yàn)提高了H2C2O4的濃度，增加了單位體積內(nèi)分子的數(shù)目，縮短了褪色時(shí)間，并且減少了KMnO4的使用量，很適合課上演示。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案五：增大H2C2O4的濃度，由原來(lái)的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L，并將濃度為0.01 mol/L的KMnO44 ml減少為1 ml，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在試管A中加入0.5 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)2分06秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)2分50秒后溶液顏色褪成黃色。在試管B中加入1.0 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過(guò)1分16秒后溶液顏色開(kāi)始發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)1分54秒后溶液顏色褪成黃色。整個(gè)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程耗費(fèi)的時(shí)間明顯縮短，減少了化學(xué)課堂教學(xué)中做實(shí)驗(yàn)占據(jù)的時(shí)間，提高了課堂教學(xué)時(shí)間的利用率。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案六：增大H2C2O4的濃度，由原來(lái)的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L,同時(shí)，減少KMnO4的濃度，由原來(lái)的0.01 mol/L的濃度變?yōu)?.002 mol/L的濃度，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。向裝有4 ml濃度為0.002 mol/L KMnO4的試管A、B中分別加入2 ml濃度為0.5 mol/L和1.0 mol/L的H2C2O4。其中，A試管中7分44秒時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)顏色變化，到12分32秒時(shí)褪成黃色，B試管中3分24秒時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)顏色變化，到5分32秒時(shí)褪成黃色。整個(gè)實(shí)驗(yàn)提高了H2C2O4的濃度，增加了單位體積內(nèi)的分子數(shù)目，褪色反應(yīng)時(shí)間有所減少，但是時(shí)間還是較長(zhǎng)，并不適合課上的演示。

三、“濃度對(duì)草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)結(jié)果

通過(guò)“濃度對(duì)草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)探究發(fā)現(xiàn)，方案五不僅能夠縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率，還將化學(xué)藥品的使用量降到了最低，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念，既適合教師的課堂教學(xué)演示，也適合學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)。

[1] 楊明生,關(guān)強(qiáng).中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的現(xiàn)狀分析報(bào)告[J].化學(xué)教育,2012,(01):57.

[2] 李素榮.新課程下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題與解決策略[J].遼寧師專學(xué)報(bào),2010,(09):11-12.