程 潔

（江蘇省宜興市丁蜀高級中學(xué)，江蘇宜興 214200）

一、“濃度對草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實驗存在的問題

為了讓學(xué)生體會化學(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)實驗來輔助學(xué)生探究。

該實驗主要利用的實驗原理如下：

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

在原有實驗中，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，觀察實驗現(xiàn)象，并將混合溶液褪色的時間記錄下來。然后，將2 ml濃度為0.2 mol/L的H2C2O4溶液加入試管B中，觀察實驗現(xiàn)象，并將混合溶液褪色的時間記錄下來。通過實驗操作我們會發(fā)現(xiàn)，在向裝有濃度為0.01 mol/L的KMnO4的A、B兩個試管中加入濃度不同的H2C2O4后，在起初的一段時間內(nèi)，A、B兩支試管并沒有明顯的實驗現(xiàn)象，一段時間后，兩支試管中溶液的顏色開始逐漸褪去，并且裝有0.2 mol/L的H2C2O4溶液的B試管褪色的時間比裝有0.1 mol/L的H2C2O4溶液的A試管褪色的時間要短[2]。

詳細情況如下：在試管A中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過8分38秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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20分16秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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)課時間是45分鐘，如果在課上單做這一個實驗就耗費了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、“濃度對草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實驗改進探究

為了提高“濃度對草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實驗的課堂操作性，我們可以圍繞以下幾個方面來進行實驗改進。第一點，實驗中不同濃度的H2C2O4與相同濃度的KMnO4反應(yīng)，觀察到實驗現(xiàn)象的時間要有明顯的不同。第二點，為了減少實驗占據(jù)的時間，整個反應(yīng)過程的時間控制在3分鐘之內(nèi)。第三，混合溶液在一定時間內(nèi)不能褪色。

實驗改進方案一：減小KMnO4的濃度，由原來的0.01 mol/L的濃度變?yōu)?.002 mol/L的濃度，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗時間。在試管A中加入0.1 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過15分01秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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20分19秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過30分03秒后溶液顏色褪成黃色。整個反應(yīng)時間未能明顯縮短，并不適合課堂上來操作。

實驗改進方案二：減少試管中KMnO4的體積，由原來的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13分02秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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20分13秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過22分11秒后溶液顏色褪成黃色。該方案與方案一的實驗時間有明顯不同，但是耗費時間依然較長。

實驗改進方案三：增大H2C2O4的濃度，由原來的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗時間。在試管A中加入0.5 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過2分13秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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3分48秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過6分21秒后溶液顏色褪成黃色。增大H2C2O4的濃度后，整個實驗的反應(yīng)時間明顯縮短，基本上7分鐘內(nèi)能夠完成，但是相對于45分鐘的課堂教學(xué)時間而言，該實驗時間還需要進一步縮短。

實驗改進方案四：增大H2C2O4的濃度，由原來的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L；同時，減少試管中KMnO4的容量，由原來的4 ml減少為2 ml，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結(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1分17秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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2分08秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過2分50秒后溶液顏色褪成黃色。整個實驗提高了H2C2O4的濃度，增加了單位體積內(nèi)分子的數(shù)目，縮短了褪色時間，并且減少了KMnO4的使用量，很適合課上演示。

實驗改進方案五：增大H2C2O4的濃度，由原來的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，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗時間。在試管A中加入0.5 mol/L的H2C2O4溶液后，經(jīng)過2分06秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過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1分16秒后溶液顏色開始發(fā)生變化，經(jīng)過1分54秒后溶液顏色褪成黃色。整個實驗反應(yīng)過程耗費的時間明顯縮短，減少了化學(xué)課堂教學(xué)中做實驗占據(jù)的時間，提高了課堂教學(xué)時間的利用率。

實驗改進方案六：增大H2C2O4的濃度，由原來的0.1 mol/L和0.2 mol/L增加至0.5 mol/L和1.0 mol/L,同時，減少KMnO4的濃度，由原來的0.01 mol/L的濃度變?yōu)?.002 mol/L的濃度，觀察實驗現(xiàn)象并記錄實驗結(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秒時開始出現(xiàn)顏色變化，到12分32秒時褪成黃色，B試管中3分24秒時開始出現(xiàn)顏色變化，到5分32秒時褪成黃色。整個實驗提高了H2C2O4的濃度，增加了單位體積內(nèi)的分子數(shù)目，褪色反應(yīng)時間有所減少，但是時間還是較長，并不適合課上的演示。

三、“濃度對草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實驗改進結(jié)果

通過“濃度對草酸溶液和高錳酸鉀溶液反應(yīng)速率的影響”實驗改進探究發(fā)現(xiàn)，方案五不僅能夠縮短實驗時間，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)生的操作實驗。

[1] 楊明生,關(guān)強.中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)研究的現(xiàn)狀分析報告[J].化學(xué)教育,2012,(01):57.

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