高中化学漂白实验设计探索论文

高中化学漂白实验设计探索论文

　　［摘要］在对多个化学漂白实验方案进行前期探索的基础上，经筛选确定用过氧化氢漂白牵牛花和玫瑰花花瓣，并详细考察了不同过氧化氢浓度和不同漂白温度下的完全漂白时间，最终设计了高中化学漂白课堂实验方案，为高中阶段开展化学漂白课堂实验提供参考。

　　［关键词］化学漂白；课堂实验；过氧化氢；高中化学

　　一、引言

　　漂白剂在日常生活和生产中的应用十分广泛，涉及印染、食品、造纸、生活用水及消毒等领域。比如，食品工业使用漂白剂可改善食品色泽、抑菌防腐、抗氧化等；日常洗涤剂中常常使用漂白剂以使被洗织物的颜色亮丽；等等。漂白作用是指使有机性的有色物质褪色的作用。高中化学教材中有很多涉及漂白问题的知识，漂白可以分为物理漂白和化学漂白。物理漂白指吸附型漂白，如疏松多孔的活性炭通过表面吸附有机色素而使有色液体颜色变浅或变白。化学漂白包括氧化性漂白、还原性漂白和化合型漂白三类。氧化型漂白剂主要包括氯气、氯水、次氯酸ＨＣｌＯ、次氯酸钠Ｎａ（ＣｌＯ）２、双氧水Ｈ２Ｏ２、过氧化钠Ｎａ２Ｏ２、臭氧Ｏ３等，它们不稳定，能分解生成氧化能力很强的新生氧，破坏有机色素结构而发挥漂白作用。化合型漂白剂主要指二氧化硫ＳＯ２，漂白机理是二氧化硫溶于水后生成的亚硫酸与有机色质直接结合成无色的化合物。还原型漂白剂常见的有连二亚硫酸钠Ｎａ２Ｓ２Ｏ４，漂白时Ｓ２Ｏ２－４中的三价硫被氧化成ＨＳＯ－３中的四价硫，即Ｓ３＋→Ｓ４＋＋ｅ－，主要用于漂白纸张浆以提高纸张白度。

　　二、化学漂白实验探索构思

　　学生虽然已经学过漂白作用，知道多种漂白物质，但是对漂白过程还没有过真实的体验，因此要设计实验让学生真切地感受漂白这一化学现象和过程，加强对漂白作用及其原理的认识和掌握，特别是通过身边的物品开展教学，激发学生的学习兴趣、培养学生的探索精神。化学漂白过程和现象更能体现实验探索的趣味性。探索化学漂白课堂实验时，我们需要注意几个问题：首先是选择相对安全的漂白试剂；其次是筛选漂白过程容易发生且漂白现象明显的有趣的漂白对象；再次是设计合理的实验程序和实验条件。在化学高中实验中，安全是需要特别注意的首要问题。气体型漂白剂，如氯气、臭氧、二氧化硫等，有较大的毒性，存在实验安全问题，因此不宜采用。通过检索资料及相关分析，我们初步确定采用过氧化氢、次氯酸钠、硫黄和亚硫酸钠这些固体或液体漂白剂。前期选定浅黄色纸张、木粉、变色旧白布和枯黄的银杏树叶为漂白对象，实验方案分别为采用次氯酸钠漂白浅黄色纸张及枯黄的银杏树叶、硫黄漂白木粉和亚硫酸钠漂白变色旧白布。通过改变温度和延长时间进行实验探索，发现漂白现象不明显。比如，在室温下漂白枯黄的银杏叶的完全漂白时间高达２５小时（而升温漂白时银杏树叶容易碳化变黑），因此不宜设计为高中阶段的化学漂白课堂实验。最后，我们选定牵牛花和玫瑰花为漂白对象。由于次氯酸钠的氧化性较强，适合漂白纤维素较多的物质，如果采用次氯酸钠溶液漂白牵牛花和玫瑰花，会严重损伤花瓣，因此确定采用相对比较安全的过氧化氢作为漂白剂，更便于学生全面探索和观察漂白过程及现象。

　　三、化学漂白实验过程

　　为了减少过氧化氢在达到预定温度前分解，将鲜花花瓣浸入过氧化氢后立即放到已提前升到设定温度的水浴锅内恒温漂白。图１和图２分别是紫色牵牛花花瓣和红色玫瑰花花瓣漂白过程中不同时间的数码照片。可见，随着漂白时间的延长，紫色牵牛花花瓣和红色玫瑰花花瓣的颜色逐渐变浅，并且白色斑不断增多，白色区域慢慢增大，最后整个花瓣全部变为白色。被过氧化氢漂白后的花瓣在８０℃下加热５小时后仍然为白色，室温放置１个月以上也仍然为白色，说明过氧化氢的漂白属于永久性漂白。列出了不同过氧化氢浓度和不同漂白温度下紫色牵牛花花瓣完全漂白的时间。可以看出，随着温度和浓度的升高，过氧化氢漂白紫色牵牛花花瓣的时间在缩短。在７．５％～３０％的过氧化氢浓度范围内，都能快速观察到紫色牵牛花花瓣的漂白效果。

　　四、化学漂白课堂实验小结

　　综上可见，我们建议采用过氧化氢漂白红色和紫色类鲜花进行漂白实验。为了便于课堂内观察，漂白温度最好选择在４０℃左右，过氧化氢浓度最好采用２０％～３０％。每个实验组涉及的实验仪器包括２０ｍＬ量筒１只、５ｍＬ量筒１只、５０ｍＬ广口瓶１只、恒温水浴锅或烘箱、镊子１把和乳胶手套１副。涉及的实验药品为３０％的过氧化氢（化学纯）和蒸馏水。实验步骤：（１）采用量筒量取２０ｍＬ３０％过氧化氢倒入５０ｍＬ广口瓶，用５ｍＬ量筒量取计量的蒸馏水加入混匀，调至实验要求的过氧化氢浓度；（２）用镊子镊取鲜花花瓣浸入广口瓶内的过氧化氢溶液里；（３）盖上广口瓶盖，放入已升到设定温度的恒温水浴锅或烘箱内，随时透过瓶壁观察鲜花花瓣的颜色变化；（４）实验完毕后，取出广口瓶，打开瓶盖，用镊子将漂白后的花瓣用清水漂洗掉表面附着的过氧化氢液体；（５）将过氧化氢残液倒入实验室废液瓶或桶内集中处理。需要注意的是，过氧化氢具有较强烈的灼烧作用，需要特别小心，不能溅到皮肤上，特别不能溅到眼里，因此整个实验操作过程要求穿长袖长裤，戴乳胶手套。如果不慎溅到皮肤上或眼里，立即开大水龙头冲洗１０分钟以上。必要时就医治疗。

　　［参考文献］

　　［１］夏淑萍．基于“３Ｓ”的教学设计———以“含氯漂白剂”为例［Ｊ］．化学教与学，２０１３（９）：７４－７５，５２．

　　［２］孙克俊．浅谈中学常见漂白剂［Ｊ］．中学课程辅导，２０１４（３３）：２９９－３００．

　　［３］张敏志．如何提高化学课堂演示实验教学效果［Ｊ］．中学生数理化（学研版），２０１５（９）：６９．

　　［４］潘志勇．关于提高中学化学实验教学质量的思考［Ｊ］．中学教学参考，２０１６（１７）：８９.

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