高中化学实验“蓝瓶子”实验学案

蓝瓶子”实验学习目标：1、认识硫代硫酸钠和强酸反应的离子方程式和实验过程中产生的现象。2、学会用对比的方法探究影响硫代硫酸钠与酸反应速率的诸因素。3、体验观察和分析实验现象在化学实验研究中的重要作用。4、能分析影响一个具体的化学反应的因素，并能设计简单的实验加以证实情感目标：通过硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素的学习，培养细致,认真的科学态度学习重点难点：硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素“蓝瓶子”实验原理：学习过程：【操作】（1）称取2g氢氧化钠固体，放入250mL锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后加入几滴亚甲蓝溶液（0.2％）到溶液呈蓝色。溶液静置几分钟后变成无色。（2）塞上橡皮塞，振荡后溶液变成蓝色，再静置一段时间，溶液中的蓝色又逐渐消失，再振荡溶液，蓝色又出现。溶液的颜色能在蓝色和无色之间反复发生变化。（3）称取4g氢氧化钠固体，放在250mL的锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后滴入1〜2滴0.5%的碱性藏花红指示液。塞上橡皮塞后按照上述相同方法操作。刚振荡时溶液呈红色，静置片刻变成无色。溶液的颜色也可以反复变化。【说明】（1）用葡萄糖作还原剂，溶液应是碱性介质，在酸性介质或中性介质中不会产生变色现象。（2）为了增加演示效果，可适当增大碱量，这样变色周期短，现象明显。（3）碱性藏花红试剂用量宜少，只要略显出红色即可。（4）上述两个变色反应的最佳温度是25*，所以冬天演示要略加热。一、药品：30％氢氧化钠，0.1％亚甲基蓝，蔗糖二、教材实验流程：（实验时室温16oC）步骤操作现象褪色周期注意点1锥形瓶中加50mL水，1.5克葡萄糖，逐滴滴入8〜10滴0.1%亚甲基蓝，振荡溶液呈蓝色2加入2mL30%NaOH溶液，振荡试管，静置溶液褪色约25秒NaOH的用量不能太多将溶液分装在两个小试管中，1号试管装满，2号试管装半管，均用塞子塞好，振荡，静置1试管始终呈无色试管振荡后变蓝，然后之下而上褪色约45秒把1号试管溶液分一半到3号试管中，再在3号试管中加5滴0.1%亚甲基蓝，塞好两支试管，振荡、静置1试管振荡后变蓝，然后之下而上褪色19秒3试管振荡试管后蓝色较1试管深，然后自下而上褪色16秒将1、3号试管置于40oC水浴中，约2〜3min后振荡、静置振荡后迅速变蓝，然后迅速褪色2〜3秒水浴加热至40oC，水温不能太高。否则，溶液变黄失效三、注意事项NaOH的用量太多或水浴加热的水温太高会导致葡萄糖在强碱性条件下形成双键在不同位置的烯醇式和碳键断裂分解为醛，醛又聚合生成树脂状物质，最终溶液变黄失效。典例剖析[例1]化学中有许多有趣的实验，如下介绍的“蓝瓶子”实验就是一例。在250mL平底烧瓶中依次加入2g氢氧化钠、100mL蒸馏水、2g葡萄糖（粉末），振荡使其溶解。滴入4〜6滴0.2%的亚甲基蓝溶液，塞上瓶塞（如图），振荡烧瓶，溶液呈蓝色。静置，约3分钟后蓝色消失，变为无色。再次振荡，无色溶液又呈蓝色。可反复多次。为探究是什么原因引起的，有人做了以下实验。（1）从烧瓶中取出溶液注满一支试管，塞上橡皮塞。试管中的溶液由蓝色变为无色，再振荡试管溶液不能变蓝。（2）在原烧瓶中经A处鼓入空气，又慢慢变蓝了。静置片刻后，蓝色又消失。再次鼓入空气，又慢慢变蓝。（3）为了进一步弄清是何种成分引起的，他又继续探索。从A处改通纯净的N、CO,都不22能使烧瓶中的无色溶液变蓝。把制得的氧气从A处通入，发现上述无色溶液慢慢变为蓝色，到此为止，“蓝瓶子”实验原理有了科学结论，请总结“蓝瓶子”实验的变色原理：。剖析：亚甲基蓝在碱性溶液中很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白，振荡此无色溶液时，溶液与空气的接触面积增大，溶液中氧气的溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。静置此溶液时有一部分溶解的氧气逸出，亚甲基蓝又被葡萄糖还原为亚甲基白，所以蓝色消失，变为无色。（1）烧瓶中取出溶液注满一支试管，塞上橡皮塞，试管内没有空气，故不能把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，所以再振荡试管，溶液不能变蓝。答案：首先亚甲基蓝被葡萄糖还原为无色的亚甲基白，还原后的无色物质，又被空气中氧气氧化，又成为亚甲基蓝，反复作用。评点：化学变化往往受多个因素所控制，在研究其变化规律时，为了避免各因素相互作用带来的复杂性，在科学实验中，经常采取“逐个解决”的方法。如固定其他因素只让一种因素变化的方法。例如，我们曾做过溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素对亚甲基蓝振荡反应的影响。这种控制一些条件不变，研究某一因素对反应影响的实验方法已经成为最常用的一种科学方法。［例2］甲乙两同学进行课外实验，各取250mL无色透明饮料瓶一只，依次加人4g氢氧化钠、4g葡萄糖、半瓶水、3滴0.2%的亚甲基蓝溶液（一种氧化还原指示剂）旋上瓶塞振荡，溶液呈蓝色。静置后溶液变为无色。甲再次振荡，又呈蓝色，静置后又变为无色，多次反复可重现上述现象。而乙在蓝色消失后，向瓶内加满水旋上瓶塞，振荡却不再出现蓝色，乙认为是物质浓度不同引起的。甲设计并完成了一个实验，否定了乙的说法。你认为甲实验的操作和现象是,振荡后出现的蓝色主要与_有关（填写化学式，下同）蓝色消失又与有关。剖析：甲既然否定了乙的说法（物质浓度不同引起，即水量多少），再分析甲同学实验中饮料瓶未充满（有空气）而乙同学实验中饮料瓶充满（无空气），从而找到解决问题的关键：将“乙瓶中溶液倒掉一半（一部分）后，振荡即可出现蓝色。也可向乙瓶中通人氧气或空气，即可出现蓝色”。答案：将乙瓶中溶液倒掉一半（一部分）后，振荡即可出现蓝色。也可向乙瓶中通人氧气或空气，即可出现蓝色。振荡后出现的蓝色主要与02有关，蓝色消失又与葡萄糖有关。评点：这是一道实验探究题，解题思路:先通过对比找出实验的不同之处（操作、现象等），再揭示实验现象不同的本质，然后从本质上设计相应的实验验证。探究性实验题是中学教学课程改革中出现的一类与研究性学习相适应的题型。其最大的特点在于对问题解答过程的探究性，其答案也往往具有开放性。这类试题的命题形式包括实验方案的设计、对实验过程及结论的评价以及对实验的假设与验证等等。这类试题从一定意义上来说，能充分体现出同学们的思维方式，并反映出同学们的思维能力。巩固练习在新制的氢氧化铜悬浊液中加少量葡萄糖溶液，加热煮沸，出现的现象是，写出反应的化学方程式。此反应中氢氧化铜作剂，葡萄糖发生反应。参考答案蓝瓶子实验原理：亚甲基蓝是一种暗绿色晶体，溶于水和乙醇，在碱性溶液中蓝色亚甲基蓝很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白。振荡此无色溶液时，溶液与空气中的接触面积增大，溶液中氧气的溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。静置溶液时，有一部分溶解的氧气逸出，亚甲基蓝又被葡萄糖还原为亚甲基白。若重复振荡和静置溶液，其颜色交替出现蓝色一无色一蓝色一无色……的现象，这称为亚甲基蓝的化学振荡。它是化学反应体系交替发生氧化与还原反应的结果。由蓝色出现至变成无色所需要的时间是振荡周期，振荡周期的长短受反应条件如溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素的显著影响。静置被葡萄糖还原亚甲基蓝'、、亚甲基白振荡被氧气氧化教学过程：【原理】亚甲蓝（C16H18C1N3S・3H202分子量373.90）是噻嗪衍生物，用作观察细菌和组织切片的染色剂，也可用来染丝和用作指示剂。亚甲蓝呈蓝色，容易被还原成无色。被还原的分：n（ch：n（ch3）2ciTHQ醫H（SN弋冬民（蓝色）C无色）子也易重被氧化成亚甲蓝。它的可逆性变化可用下式表示。用符号MB表示亚甲蓝，则上述反应可表示如下：由上式可知，本实验颜色变化的实质是氧化还原反应。本实验所用的溶液是亚甲蓝、葡萄糖和氢氧化钠的混合液。刚配制时溶液蓝色，放置片刻，蓝色就褪去，这是由于亚甲蓝被葡萄糖还原的结果。当振荡上述无色溶液时，瓶内溶液跟空气接触的表面增大，氧气在溶液中的溶解量也增多，氧气就把无色的H2MB重新氧化成蓝色的MB。当瓶子静置时，溶液里葡萄糖所起的还原作用渐渐起主导作用，蓝色的H2MB又被还原成无色。上述操作可以反复许多次，直到瓶内的氧气耗尽为止。碱性藏花红（COHClN）也是一种氧化还原型指示剂，它在氧化态时呈红色，被还原后呈2194无色。用它替代亚甲蓝做变色实验，则在红色和无色之间反复变化，因此又叫红瓶子实验。操作】（1）称取2g氢氧化钠固体，放入250mL锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后加入几滴亚甲蓝溶液（0.2％）到溶液呈蓝色。溶液静置几分钟后变成无色。（2）塞上橡皮塞，振荡后溶液变成蓝色，再静置一段时间，溶液中的蓝色又逐渐消失，再振荡溶液，蓝色又出现。溶液的颜色能在蓝色和无色之间反复发生变化。（3）称取4g氢氧化钠固体，放在250mL的锥形瓶中，加入100mL水使它溶解。再加入2g葡萄糖，最后滴入1〜2滴0.5%的碱性藏花红指示液。塞上橡皮塞后按照上述相同方法操作。刚振荡时溶液呈红色，静置片刻变成无色。溶液的颜色也可以反复变化。【说明】（1）用葡萄糖作还原剂，溶液应是碱性介质，在酸性介质或中性介质中不会产生变色现象。（2）为了增加演示效果，可适当增大碱量，这样变色周期短，现象明显。（3）碱性藏花红试剂用量宜少，只要略显出红色即可。（4）上述两个变色反应的最佳温度是25*，所以冬天演示要略加热。一、药品：30%氢氧化钠，0.1%亚甲基蓝，蔗糖二、教材实验流程：（实验时室温16oC）步骤操作现象褪色周期注意点1锥形瓶中加50mL水，1.5克葡萄糖，逐滴滴入8〜10滴0.1%亚甲基蓝，振荡溶液呈蓝色2加入2mL30%NaOH溶液，振荡试管，静置溶液褪色约25秒NaOH的用量不能太多将溶液分装在两个小试管中，1号试管装满，2号试管装半管，均用塞子塞好，振荡，静置1试管始终呈无色2试管振荡后变蓝，然后之下而上褪色约45秒把1号试管溶液分一半到3号试管中，再在3号试管中加5滴0.1%亚甲基蓝，塞好两支试管，振荡、静置1试管振荡后变蓝，然后之下而上褪色19秒3试管振荡试管后蓝色较1试管深，然后自下而上褪色16秒将1、3号试管置于40oC水浴中，约2〜3min后振荡、静置振荡后迅速变蓝，然后迅速褪色2〜3秒水浴加热至40oC，水温不能太高。否则，溶液变黄失效三、注意事项NaOH的用量太多或水浴加热的水温太高会导致葡萄糖在强碱性条件下形成双键在不同位置的烯醇式和碳键断裂分解为醛，醛又聚合生成树脂状物质，最终溶液变黄失效。典例剖析[例1]化学中有许多有趣的实验，如下介绍的“蓝瓶子”实验就是一例。在250mL平底烧瓶中依次加入2g氢氧化钠、100mL蒸馏水、2g葡萄糖(粉末)，振荡使其溶解。滴入4〜6滴0.2%的亚甲基蓝溶液，塞上瓶塞(如图)，振荡烧瓶，溶液呈蓝色。静置，约3分钟后蓝色消失，变为无色。再次振荡，无色溶液又呈蓝色。可反复多次。为探究是什么原因引起的，有人做了以下实验。从烧瓶中取出溶液注满一支试管，塞上橡皮塞。试管中的溶液由蓝色变为无色，再振荡试管溶液不能变蓝。在原烧瓶中经A处鼓入空气，又慢慢变蓝了。静置片刻后，蓝色又消失。再次鼓入空气，又慢慢变蓝。为了进一步弄清是何种成分引起的，他又继续探索。从A处改通纯净的N、CO,都不22能使烧瓶中的无色溶液变蓝。把制得的氧气从A处通入，发现上述无色溶液慢慢变为蓝色，到此为止，“蓝瓶子”实验原理有了科学结论，请总结“蓝瓶子”实验的变色原理：。剖析：亚甲基蓝在碱性溶液中很容易被葡萄糖还原为无色亚甲基白，振荡此无色溶液时，溶液与空气的接触面积增大，溶液中氧气的溶解量就增多，氧气把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。静置此溶液时有一部分溶解的氧气逸出，亚甲基蓝又被葡萄糖还原为亚甲基白，所以蓝色消失，变为无色。(1)烧瓶中取出溶液注满一支试管，塞上橡皮塞，试管内没有空气，故不能把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，所以再振荡试管，溶液不能变蓝。解答：首先亚甲基蓝被葡萄糖还原为无色的亚甲基白，还原后的无色物质，又被空气中氧气氧化，又成为亚甲基蓝，反复作用。评点：化学变化往往受多个因素所控制，在研究其变化规律时，为了避免各因素相互作用带来的复杂性，在科学实验中，经常采取“逐个解决”的方法。如固定其他因素只让一种因素变化的方法。例如，我们曾做过溶液的酸碱度、反应物浓度和温度等因素对亚甲基蓝振荡反应的影响。这种控制一些条件不变，研究某一因素对反应影响的实验方法已经成为最常用的一种科学方法。［例2］甲乙两同学进行课外实验，各取250mL无色透明饮料瓶一只，依次加人4g氢氧化钠、4g葡萄糖、半瓶水、3滴0.2%的亚甲基蓝溶液（一种氧化还原指示剂）旋上瓶塞振荡，溶液呈蓝色。静置后溶液变为无色。甲再次振荡，又呈蓝色，静置后又变为无色，多次反复可重现上述现象。而乙在蓝色消失后，向瓶内加满水旋上瓶塞，振荡却不再出现蓝色，乙认为是物质浓度不同引起的。甲设计并完成了一个实验，否定了乙的说法。你认为甲实验的操作和现象是,振荡后出现的蓝色主要与有关（填写化学式，下同）蓝色消失又与有关。剖析：甲既然否定了乙的说法（物质浓度不同引起，即水量多少），再分析甲同学实验中饮料瓶未充满（有空气）而乙同学实验中饮料瓶充满（无空气），从而找到解决问题的关键：将“乙瓶中溶液倒掉一半（一部分）后，振荡即可出现蓝色。也可向乙瓶中通人氧气或空气，即可出现蓝色”。解答：将乙瓶中溶液倒掉一半（一部分）后，振荡即可出现蓝色。也可向乙瓶中通人氧气或空气，即可出现蓝色。振荡后出现的蓝色主要与02有关，蓝色消失又与葡萄糖有关。评点：这是一道实验探