顺德区北滘镇莘村中学 肖水平
摘要: 本文以浓硫酸与蔗糖反应的实验设计，该实验是高中化学常见实验，操作简单，现象明显，比较容易成功。为了达到更好实验的效果，从试剂的用量，环境的污染，激发学生的兴趣和探诱学生的好奇心，以及学生探究实验的能力的培养方面考虑。本实验要达到较高的目标层次，还是有不少细节的地方可以改进，实验的现实意义远远不是停留在对浓硫酸的脱水性的验证。
关键词：浓硫酸、蔗糖、目标层次、细节、魔术效果、水槽、脱水性、实验设计的改进、疏松多孔的海绵状碳
在《化学1》第四单元《氨 硫酸 硝酸》中提到浓硫酸的腐蚀性给出了如下一副图片：
其实，这幅图片包含的内容较多：浓硫酸的三大特性：吸水性、脱水性（不等同腐蚀性）、强氧化性，以及实验的设计空间很大。完成这个实验并不难，得到现象也较明显。本文就该实验在一些实验细节上的设计进行比较，以达到不同的目标层次。
第一：在教材中根本没有提到水，但我们在通常加浓硫酸前，先用少量水湿润蔗糖，从而加水与不加水实验的效果不一样。
【对比实验】：
（1）如果不加水，观察到蔗糖由白变黄最后黑，变化速度并不快，而且往往是看不到疏松多孔的海绵状碳。此时实验只停留在浓硫酸脱水性的验证上。
（2）如果在加浓硫酸前，加少量的水湿润蔗糖，现象蔗糖由白变黄最后黑，变化速度可达到预期效果，同时还能观察到疏松多孔的海绵状碳。
第二：蔗糖，只要是蔗糖就行，不分实验室的分析纯蔗糖，还是食用的蔗糖（白糖）都行。但有粗细之分。实验的效果不一样。
【对比实验】：
（1）蔗糖颗粒较粗，现象的变化较慢。
（2）如果蔗糖颗粒较细（不妨可研磨成粉末），其他与以上相同，现象变化较快，也有利于疏松多孔的海绵状碳的形成。
第三：玻璃棒，在加入浓硫酸搅拌之后，玻璃棒是斜靠在烧杯上，还是正立在烧杯中央，最后的效果不一样。
【对比实验】：
（1）若玻璃棒是斜靠在烧杯上，不利于疏松多孔的海绵状碳的形成。
（2）若玻璃棒正立在烧杯中央，用手扶住或用其他物体持扶，有利于疏松多孔的海绵状碳的形成，还可以将它从烧杯中取出来进行观察和分析。
第四：浓硫酸、蔗糖量的多少也直接关系到实验的效果——能否膨胀起来。如果仅仅是体现出脱水性，蔗糖变黑就行，那还不如温故初中学过的能使木材变黑，在纸上写字。
【对比实验】：
（1）在100ml的烧杯中进行
对比实验 | 蔗糖（g） | 浓硫酸(ml) | 形成疏松多孔的海绵状 | 时间 |
a | 5 | 4 | 不能 | / |
b | 10 | 8 | 能，不明显 | 130s |
c | 15 | 10 | 能 | 75s |
d | 20 | 15 | 能 | 20s |
（2）在大试管(18×180规格)中进行。
向试管内加入约5克的蔗糖固体，再用胶头滴管往蔗糖中逐滴滴水；直至蔗糖被水润湿透彻。然后，往试管中倒入98％的浓硫酸约4毫升并用玻璃棒搅拌，试管内的蔗糖先从白色变为黄褐色再变为黑色。黑色物质的体积迅速膨胀，随即形成疏松多孔的海绵状碳。这样试剂的用量大大的减少，污染也减少，同时实验效果还好。
由此，蔗糖与波硫酸的反应能不能产生疏松多孔的海绵状碳，取决于蔗糖在脱水碳化反应中产生的热量够不够。
第五：污染问题，这是一个不可回避的问题。减少师生的身心健康受到影响，如何消除因污染给教学、课堂带来负面影响。
【对比实验】：
（1）如果不采取任何措施，无论是坐演示实验，还是分组实验，效果好的确可令学生兴奋和喜悦，但产生具有刺激性气味，又令学生摇头、摆手、“退避三舍”，整个教室或实验室乌烟瘴气。
（2）设计实验能将产生的刺激性气体吸收，又能看到实验的现象。如图：
优点：SO2等气体可得到有效吸收，污染较少。
第六：对实验产生的气体检验，能否根据SO2的性质进行一些实验的设计。不仅能验证产物，同时还能对学生的实验探究能力是一个很好的培养。
【对比实验】：
（1）若不采取任何检验气体的措施，仅凭刺激性气味和化学方程式的分析推导得出有SO2，显得有些乏力。
（2）若设计简单而有效的实验，根据SO2的性质，漂白性：能使品红褪色或使鲜花漂白；酸性使石蕊试液变红；还原性能使酸性KmnO4溶液褪色。这样既验证了SO2的产生，又对SO2性质的巩固和实验的设计提出了要求，从而促进学生探究能力的提高。如图：
优点：减少了污染，环保；试剂的用量较少；检验SO2气体。
第七：实验中能否吊足学生的胃口，使实验有一丝的神秘感，课堂的氛围、教学的效果有较好的作用。
【实验设计方法】：(更适合演示实验)
【实验器材】：两支大小相同的大水槽，品红溶液、滤纸、NaOH溶液、棉花、玻璃棒（长约20ml）、大烧杯500ml、小烧杯100ml、试管夹、细铁丝、高锰酸钾溶液、石蕊试液、报纸一张。
【实验要领】：
（1）取约15ml蔗糖（颗粒较细的食用细砂糖）于小烧杯中，
（2）滴1ml的水湿润蔗糖（搅拌）；
（3）取10ml浓硫酸加入蔗糖中，搅拌待变黄、变黑。
（4）放入一个装有烧杯（平放扎有铁丝的试管夹）的水槽中，使玻璃棒正立烧杯正中央，倚靠在试管夹的铁丝钩上。
（5）一水槽分别贴有：用品红润湿的滤纸、用酸性KMnO4溶液润湿的滤纸、用石蕊润湿的滤纸，盖在另一水槽上。
（6）在没有形成疏松多孔的海绵状碳前，盖上一张大报纸。
先分析完蔗糖变黑的原因，得出浓硫酸的脱水性。待水槽里的白雾慢慢退去，掀开报纸，打开水槽。观察各试纸的颜色变化，展示疏松多孔的海绵状碳，再进行分析：用品红润湿的滤纸红色；用酸性KMnO4溶液润湿的滤纸红色退去；用石蕊润湿的滤纸变红色。得出该实验体现了浓硫酸不仅有脱水性，同时也体现了强氧化性和吸水性。
总之，通过以上的实验改进进行对比，蔗糖与浓硫酸反应实验，达到以下几个目标层次：
1、蔗糖与浓硫酸反应：变黑，体现浓硫酸的脱水性。这也是最基础的要求，即第一目标层次，让学生必须了解浓硫酸这一性质。
2、蔗糖与浓硫酸反应：烧杯很烫；产生有刺激性气味的气体；能形成疏松多孔的海绵状碳，要考虑试剂的用量，实验仪器的选用；又体现浓硫酸的吸收性和强氧化性。这是第二目标层次，让学生能真正理解浓硫酸的特殊性来解释这一些现象。
3、蔗糖与浓硫酸反应：在以上第二个层次的基础上，能有效的减少气体对环境的污染，同时能设计实验能验证产物中有SO2。这是第三层次，培养学生的环保意识和探究实验设计的能力。
4、蔗糖与浓硫酸反应：在以上第三个层次的基础上，能增加实验的互动性、趣味性和神秘性。这是第四个层次，培养学生的人文情操，也正是情感价值的体现。
参考文献：
化学教育杂志社《化学教育》
