蔗糖和浓硫酸的反应

1、实验目的：1. 通过对蔗糖与浓硫酸反应的实验装置的改进和实验条件的优化，进一步提高实验装置的设计和实验条件优化的能力。2. 完成对蔗糖与浓硫酸反应实验装置的改进和实验条件的优化。3. 增强绿色化学的实验意识，养成爱护环境、节约资源的习惯。实验教学目标：知识与技能：1.加深学生对浓硫酸的脱水性的理解。2.通过观察实验现象，明白“黑面包”实验的本质。过程与方法：1.学会验证物质性质的基本实验方法。 2.锻炼学生对实验现象的归纳总结能力。情感态度与价值观：激发学生学习化学的兴趣，增强学生的绿色环保意识【实验原理】：实验发生装置：浓H2SO4C12H12O11 = 12C + 11H2OC + 2H2

2、SO4（浓） = CO2+2SO2 + H2O性质检验：5SO2 + 2KMnO4 +2H2O =2MnSO4 + K2SO4 +2H2SO4；CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O实验设计思路：一、 实验应满足的条件：1. 反应是固体和液体间的反应，且白糖的颗粒较粗，为了让学生看到明显的实验现象应进行研磨。2. 该反应需要提供一定的热量才能引发。3. 生成物中含有SO2等有毒气体，应添加尾气处理装置。二、 教材实验中的不足及改进措施1.教材中的不足之处：教材中的实验是在敞开体系中进行的，没有考虑到蔗糖被浓硫酸脱水后再与浓硫酸反应会放出二氧化硫等有毒气体。没有设置对反应生成物的

3、检验，学生不容易察觉到反应的本质。2.改进思路：实验在封闭体系中进行。增加尾气处理装置；增加对反应生成物的检验装置。3.改进措施将在敞口烧杯中进行的反应改为在带有单孔橡胶塞的锥形瓶中进行。既可以方便搅拌，又便于观察黑面包的高度。在装置末端增加氢氧化钠溶液作为尾气处理装置。对生成的二氧化碳和二氧化硫分别进行检验。为了避免SO2对CO2的检验干扰，应先检验SO2，即先用品红溶液检验SO2，并用KMnO4溶液除去SO2，同时为了检验SO2是否完全除去，在KMnO4后再加入品红溶液，若品红未褪色标明SO2已经除尽，再通过澄清石灰水对二氧化碳进行检验。对褪色后的品红溶液加热以验证SO2的存在时，应添加防

4、倒吸装置。可在锥形瓶和左端品红溶液之间添加用T形管连接的NaOH溶液，在实验进行过程中关闭下方止水夹，打开右端止水夹从而进行产物的检验；当对品红溶液加热时，关闭右端止水夹，打开下端止水夹，既可以防止溶液倒吸，又可以防止继续产生SO2的污染环境。三、 确定实验探究的因素及水平影响因素：该反应是固体和液体间的反应，实验效果受多个因素的影响如蔗糖的粒度、蔗糖和浓硫酸的用量及比例、滴加的水的量。在本次实验中探究的因素及水平如下：水平因素蔗糖的质量/gV(H2O)V(H2SO4)11810g21.593210因素及水平的判断依据：1. 黑面包的高度2. 品红溶液的褪色情况；3. 高锰酸钾溶液的颜色变化情

5、况4. 氢氧化钙溶液的浑浊情况。实验研究方案及实验记录一、 实验简单的操作步骤（用流程图，不用文字）；分析已有装置不足装置改进 与搭建分析影响因素，设置因素水平研磨蔗糖配制品红溶液与高锰酸钾溶液并加入相应具支试管中在锥形瓶中加入蔗糖在锥形瓶中加入一定量水在锥形瓶中加入一定量浓硫酸（搅拌）盖上塞子，观察现象改变条件，继续探究实验装二、 实验装置图；三、 实验方案和实验记录（用表格）；实验方案：在实验中固定蔗糖的用量为10g,第一个品红的用量（V品红：V水=1:4），高锰酸钾的用量（V高锰酸钾：V水=1:4），第二个品红的用量（V品红：V水=1:6），改变浓硫酸的体积和水的体积，通过简单比较法探究

6、本实验的最佳水平。其中，第一个品红褪色，加热后又恢复，说明产物里面含二氧化硫，高锰酸钾和二氧化硫反应后颜色变浅，第二个品红不褪色，说明二氧化硫已经被完全除净，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。实验记录：实验次数实验条件黑面包的高度/cm品红（左）加热后KMnO4品红（右）澄清石灰水V(H2O)/mlV(H2SO4)/ml1183.5褪色变红颜色变浅不变变浑浊21.54.7褪色变红颜色变浅不变变浑浊323.8褪色变红褪色不变变浑浊根据以上的实验记录结果可知，当浓硫酸的体积为8ml时，加入1.5ml的水，黑面包的高度最高。虽然高锰酸钾的颜色褪去，变成了无色，但是右端的品红溶液颜色并没有发生变化

7、，证明高锰酸钾已经将SO2去除干净，所以并不会干扰二氧化碳的检验，那么通过澄清石灰水变浑浊可以得出生成物中含有二氧化碳的结论。在接下来的实验中固定水的体积为1.5ml,改变浓硫酸的用量，继续进行探究。实验次数实验条件黑面包的高度/cm品红（左）加热后KMnO4品红（右）澄清石灰水V(H2O)/mlV(H2SO4)/ml11.584.7褪色变红颜色变浅不变变浑浊295.5褪色变红颜色变浅不变变浑浊3104.0褪色变红颜色变浅不变变浑浊 根据以上的实验记录结果可知，当水的体积为1.5ml时，加入9ml的浓硫酸，黑面包的高度最高。同时左边品红的颜色褪去，加热后恢复，证明产物中含有SO2，高锰酸钾的颜色变浅，右边品红颜色无变化，证明SO2已经被去除干净；澄清石灰水变浑浊证明了产物中含有CO2。实验结论：本实验的最佳因素及水平是：当蔗糖的量为10g时，加入1.5ml水，9ml的浓硫酸黑面包的高度最高，现象最明显。四、 实验注意事项：1. 实验过程中要安全使用浓硫酸，防止浓硫酸烫伤皮肤和烫坏实验台面。2. 搅拌用的玻璃棒要放到固定位置，不能随意放在桌上，防止烫伤皮肤和烫坏实验台面。3. 实验过程中要防止溶液的倒吸现象。4. 做完一组实验后应彻底清洗具支试管，防止残留的SO2及可能产生的酸雾影响后续实验的观察。5. 防止生成的二氧