楊濤

（江蘇省淮陰中學(xué) 江蘇 淮安 223002）

一、問題提出

上海教育出版社教材九年級(jí)化學(xué)（上冊(cè)）第1章第一節(jié)有一個(gè)“含硫火柴使高錳酸鉀溶液褪色”的實(shí)驗(yàn)，操作步驟如下：如圖所示。在小燒杯A中加入2mL～3mL淺紫紅色的高錳酸鉀溶液。取兩根含硫火柴，點(diǎn)燃，迅速伸入燒杯B中，片刻后取出火柴，振蕩燒杯A，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)欲說明含硫火柴燃燒產(chǎn)生二氧化硫，會(huì)使高錳酸鉀溶液褪色，應(yīng)用無硫火柴取代含硫火柴。

根據(jù)此實(shí)驗(yàn)，2005年遼寧省十一市中等學(xué)校招生考試?yán)砜凭C合試卷（課改實(shí)驗(yàn)區(qū)）化學(xué)部分有這樣一道中考試題：第21.（2 分）如右圖所示，小明將兩根含硫火柴點(diǎn)燃后迅速伸入燒杯B中，片刻后取出火柴，振蕩燒杯 A，觀察到高錳酸鉀溶液褪色。小明認(rèn)為是火柴燃燒生成的二氧化硫使高錳酸鉀溶液褪色。小紅認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)還不足以說明褪色原因，應(yīng)補(bǔ)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（1）你認(rèn)為小明應(yīng)該補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)是什么？

（2）補(bǔ)做該實(shí)驗(yàn)的目的是什么？

中考試卷提供的參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 21.（1）將火柴換成木條重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)；（2）說明二氧化碳不能使高錳酸鉀溶液褪色（或做對(duì)比實(shí)驗(yàn)）。（各1分）（其他答案合理均得分）

筆者通過實(shí)驗(yàn)與查閱資料發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)存在以下問題。

1.根據(jù)課本的實(shí)驗(yàn)方法操作，高錳酸鉀不易褪色或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯，課堂實(shí)驗(yàn)容易失敗。

2.在此實(shí)驗(yàn)中含硫火柴使高錳酸鉀溶液褪色的原因只是因?yàn)楹蚧鸩袢紵啥趸蚴蛊渫噬珕幔?/p>

3.該實(shí)驗(yàn)在敞口容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中聞到較明顯的氣味，實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境與人體健康有一定的污染。

能否改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更嚴(yán)密、環(huán)保、現(xiàn)象更明顯？為此我們做了以下的實(shí)驗(yàn)探究。

二、實(shí)驗(yàn)探究

1.采用書本裝置與操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用較濃的高錳酸鉀溶液，其紫紅色很難褪去，若高錳酸鉀的濃度過低，則溶液顏色太淺，很難看清褪色的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)一：經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀溶液配制時(shí)應(yīng)取高錳酸鉀顆粒2～3粒，用50 mL水溶解，所得高錳酸鉀溶液濃度適中，火柴選用燃燒時(shí)能聞到明顯刺激性氣味的火柴（如：泊鎮(zhèn)牌火柴）4根，火柴燃燒后將下面的A燒杯中的高錳酸鉀溶液倒入上面的B燒杯中，稍振蕩即可觀察到明顯的褪色現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)中含硫火柴使高錳酸鉀溶液褪色的原因只是因?yàn)楹蚧鸩袢紵啥趸蚴蛊渫噬?/p>

實(shí)驗(yàn)二：將火柴去其火柴頭重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)一，發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀溶液也褪色，說明火柴燃燒過程中產(chǎn)生了不止一種物質(zhì)可以使高錳酸鉀溶液褪色。

三、理論解釋

1.實(shí)驗(yàn)中不可避免出現(xiàn)二氧化硫等物質(zhì)散逸在空氣中，為防止污染環(huán)境，可以將火柴放于試管中加熱燃燒，以防止二氧化硫等物質(zhì)擴(kuò)散。

2.目前使用的火柴為安全火柴，火柴頭上主要含有氯酸鉀、二氧化錳、硫磺和玻璃粉等，火柴盒兩邊的摩擦層是由紅磷和玻璃粉調(diào)和而成的。火柴著火的主要過程是：（l）火柴頭在火柴盒上劃動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的熱量使磷燃燒；（2）磷燃燒放出的熱量使氯酸鉀分解；（3）氯酸鉀分解放出的氧氣與硫反應(yīng)；（4）硫與氧氣反應(yīng)放出的熱量引燃石蠟，最終使火柴桿著火。所以火柴頭部分燃燒產(chǎn)生二氧化硫，二氧化硫可以使高錳酸鉀溶液褪色。為什么將火柴去其火柴頭，只燃燒火柴桿（主要成分為木材）也可以使高錳酸鉀溶液褪色？木材的主要成分是纖維素、半纖維素和木素，元素成分主要為C、H、O，木材燃燒過程中主要生成二氧化碳和一氧化碳。此外，燃燒時(shí)還產(chǎn)生較多數(shù)量的煙，醛類、酸類和其他氣體。醛類、酸類具有較強(qiáng)的還原性，高錳酸鉀具有較強(qiáng)的氧化性，相互會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸根離子轉(zhuǎn)變?yōu)殄i離子，從而褪色?？梢娺|寧省十一市中等學(xué)校招生考試?yán)砜凭C合試卷中該題在命題時(shí)思考欠妥，有科學(xué)性錯(cuò)誤，即使將火柴換成木條重復(fù)實(shí)驗(yàn)，高錳酸鉀溶液也會(huì)褪色，因而補(bǔ)做的實(shí)驗(yàn)無法科學(xué)地說明問題。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)用品：

①儀器：酒精燈、小試管、橡皮塞、試管夾。

②藥品：稀高錳酸鉀（高錳酸鉀顆粒2～3粒，用50 mL水溶解），含硫火柴。

2.操作方法：

如圖所示，將3～4支火柴的火柴頭刮下放入小試管中，將橡皮塞輕輕塞上，用酒精燈加熱試管底部至火柴頭燃燒，稍冷卻后加入約3mL的高錳酸鉀溶液，溶液顏色由紫紅色迅速褪去。

3.優(yōu)點(diǎn)

①在封閉的體系中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，減少二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染。

②可以嚴(yán)密說明二氧化硫可以使高錳酸鉀溶液褪色。

③節(jié)約藥品。

④操作方便，成功率高，現(xiàn)象明顯。

⑤該實(shí)驗(yàn)還可以同時(shí)探究化學(xué)能與其他能量的轉(zhuǎn)化。

五、探究反思

1.“基礎(chǔ)教育課程改革”其宗旨就是要進(jìn)行學(xué)習(xí)方式的改革，提倡探究學(xué)習(xí)?！耙詫?shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”是化學(xué)學(xué)科的基本特征。實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)學(xué)習(xí)與研究的重要方式。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，充分利用化學(xué)學(xué)科“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”的基本特征，挖掘和開發(fā)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在探究學(xué)習(xí)中的功能，對(duì)于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)具有重要的意義。教師不要只是將課本實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單的告訴給學(xué)生，而應(yīng)該將教材的實(shí)驗(yàn)作為探究的課題，開展探究活動(dòng)，讓學(xué)生參與這樣的活動(dòng)中，理解知識(shí)產(chǎn)生的過程，從而在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，提高其科學(xué)素養(yǎng)。

2.教師應(yīng)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和質(zhì)疑精神，對(duì)教材的實(shí)驗(yàn)認(rèn)真分析、思考原理，若在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，不輕易回避，在反復(fù)實(shí)踐的同時(shí)尋找異常情況發(fā)生的主要原因，不盲從、不武斷下結(jié)論。

3.化學(xué)中考試題命制中應(yīng)注重科學(xué)性，科學(xué)性是衡量試題質(zhì)量的最重要指標(biāo)，也是對(duì)試題編制的最基本要求。試題所涉及的化學(xué)學(xué)科知識(shí)如概念、原理、規(guī)律、化學(xué)用語和物質(zhì)性質(zhì)等必須正確，不能出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤，試題所提供的答案也必須經(jīng)得住推敲和沒有爭(zhēng)議。不可否認(rèn)該中考試題立意較好，考察學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法，但對(duì)于題目中涉及內(nèi)容應(yīng)親自實(shí)驗(yàn)，不能憑空想象，應(yīng)有十足的科學(xué)性把握，否則再好的題目也應(yīng)舍棄。

［1］ 教育部.全日制義務(wù)教育·化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)稿）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001

［2］ 中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)·九年級(jí)（上下冊(cè)）.上海：教育出版社，2008