高中化學(xué)漂白實驗設(shè)計探索
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［摘要］在對多個化學(xué)漂白實驗方案進(jìn)行前期探索的基礎(chǔ)上，經(jīng)篩選確定用過氧化氫漂白牽牛花和玫瑰花花瓣，并詳細(xì)考察了不同過氧化氫濃度和不同漂白溫度下的完全漂白時間，最終設(shè)計了高中化學(xué)漂白課堂實驗方案，為高中階段開展化學(xué)漂白課堂實驗提供參考。
［關(guān)鍵詞］化學(xué)漂白；課堂實驗；過氧化氫；高中化學(xué)
一、引言
漂白劑在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，涉及印染、食品、造紙、生活用水及消毒等領(lǐng)域。比如，食品工業(yè)使用漂白劑可改善食品色澤、抑菌防腐、抗氧化等；日常洗滌劑中常常使用漂白劑以使被洗織物的顏色亮麗；等等。漂白作用是指使有機(jī)性的有色物質(zhì)褪色的作用。高中化學(xué)教材中有很多涉及漂白問題的知識，漂白可以分為物理漂白和化學(xué)漂白。物理漂白指吸附型漂白，如疏松多孔的活性炭通過表面吸附有機(jī)色素而使有色液體顏色變淺或變白?；瘜W(xué)漂白包括氧化性漂白、還原性漂白和化合型漂白三類。氧化型漂白劑主要包括氯氣、氯水、次氯酸HClO、次氯酸鈉Na（ClO）2、雙氧水H2O2、過氧化鈉Na2O2、臭氧O3等，它們不穩(wěn)定，能分解生成氧化能力很強(qiáng)的新生氧，破壞有機(jī)色素結(jié)構(gòu)而發(fā)揮漂白作用?；闲推讋┲饕付趸騍O2，漂白機(jī)理是二氧化硫溶于水后生成的亞硫酸與有機(jī)色質(zhì)直接結(jié)合成無色的化合物。還原型漂白劑常見的有連二亞硫酸鈉Na2S2O4，漂白時S2O2－4中的三價硫被氧化成HSO－3中的四價硫，即S3＋→S4＋＋e－，主要用于漂白紙張漿以提高紙張白度。
二、化學(xué)漂白實驗探索構(gòu)思
學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)過漂白作用，知道多種漂白物質(zhì)，但是對漂白過程還沒有過真實的體驗，因此要設(shè)計實驗讓學(xué)生真切地感受漂白這一化學(xué)現(xiàn)象和過程，加強(qiáng)對漂白作用及其原理的認(rèn)識和掌握，特別是通過身邊的物品開展教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。化學(xué)漂白過程和現(xiàn)象更能體現(xiàn)實驗探索的趣味性。探索化學(xué)漂白課堂實驗時，我們需要注意幾個問題：首先是選擇相對安全的漂白試劑；其次是篩選漂白過程容易發(fā)生且漂白現(xiàn)象明顯的有趣的漂白對象；再次是設(shè)計合理的實驗程序和實驗條件。在化學(xué)高中實驗中，安全是需要特別注意的首要問題。氣體型漂白劑，如氯氣、臭氧、二氧化硫等，有較大的毒性，存在實驗安全問題，因此不宜采用。通過檢索資料及相關(guān)分析，我們初步確定采用過氧化氫、次氯酸鈉、硫黃和亞硫酸鈉這些固體或液體漂白劑。前期選定淺黃色紙張、木粉、變色舊白布和枯黃的銀杏樹葉為漂白對象，實驗方案分別為采用次氯酸鈉漂白淺黃色紙張及枯黃的銀杏樹葉、硫黃漂白木粉和亞硫酸鈉漂白變色舊白布。通過改變溫度和延長時間進(jìn)行實驗探索，發(fā)現(xiàn)漂白現(xiàn)象不明顯。比如，在室溫下漂白枯黃的銀杏葉的完全漂白時間高達(dá)25小時（而升溫漂白時銀杏樹葉容易碳化變黑），因此不宜設(shè)計為高中階段的化學(xué)漂白課堂實驗。最后，我們選定牽?；ê兔倒寤槠讓ο蟆Ｓ捎诖温人徕c的氧化性較強(qiáng)，適合漂白纖維素較多的物質(zhì)，如果采用次氯酸鈉溶液漂白牽?；ê兔倒寤?，會嚴(yán)重?fù)p傷花瓣，因此確定采用相對比較安全的過氧化氫作為漂白劑，更便于學(xué)生全面探索和觀察漂白過程及現(xiàn)象。
三、化學(xué)漂白實驗過程
為了減少過氧化氫在達(dá)到預(yù)定溫度前分解，將鮮花花瓣浸入過氧化氫后立即放到已提前升到設(shè)定溫度的水浴鍋內(nèi)恒溫漂白。圖1和圖2分別是紫色牽?；ɑò旰图t色玫瑰花花瓣漂白過程中不同時間的數(shù)碼照片?？梢?，隨著漂白時間的延長，紫色牽?；ɑò旰图t色玫瑰花花瓣的顏色逐漸變淺，并且白色斑不斷增多，白色區(qū)域慢慢增大，最后整個花瓣全部變?yōu)榘咨１贿^氧化氫漂白后的花瓣在80℃下加熱5小時后仍然為白色，室溫放置1個月以上也仍然為白色，說明過氧化氫的漂白屬于永久性漂白。列出了不同過氧化氫濃度和不同漂白溫度下紫色牽牛花花瓣完全漂白的時間。可以看出，隨著溫度和濃度的升高，過氧化氫漂白紫色牽?；ɑò甑臅r間在縮短。在7．5％～30％的過氧化氫濃度范圍內(nèi)，都能快速觀察到紫色牽?；ɑò甑钠仔Ч?/p>
四、化學(xué)漂白課堂實驗小結(jié)
綜上可見，我們建議采用過氧化氫漂白紅色和紫色類鮮花進(jìn)行漂白實驗。為了便于課堂內(nèi)觀察，漂白溫度最好選擇在40℃左右，過氧化氫濃度最好采用20％～30％。每個實驗組涉及的實驗儀器包括20mL量筒1只、5mL量筒1只、50mL廣口瓶1只、恒溫水浴鍋或烘箱、鑷子1把和乳膠手套1副。涉及的實驗藥品為30％的過氧化氫（化學(xué)純）和蒸餾水。實驗步驟：（1）采用量筒量取20mL30％過氧化氫倒入50mL廣口瓶，用5mL量筒量取計量的蒸餾水加入混勻，調(diào)至實驗要求的過氧化氫濃度；（2）用鑷子鑷取鮮花花瓣浸入廣口瓶內(nèi)的過氧化氫溶液里；（3）蓋上廣口瓶蓋，放入已升到設(shè)定溫度的恒溫水浴鍋或烘箱內(nèi)，隨時透過瓶壁觀察鮮花花瓣的顏色變化；（4）實驗完畢后，取出廣口瓶，打開瓶蓋，用鑷子將漂白后的花瓣用清水漂洗掉表面附著的過氧化氫液體；（5）將過氧化氫殘液倒入實驗室廢液瓶或桶內(nèi)集中處理。需要注意的是，過氧化氫具有較強(qiáng)烈的灼燒作用，需要特別小心，不能濺到皮膚上，特別不能濺到眼里，因此整個實驗操作過程要求穿長袖長褲，戴乳膠手套。如果不慎濺到皮膚上或眼里，立即開大水龍頭沖洗10分鐘以上。必要時就醫(yī)治療。
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作者：應(yīng)一帆 單位：江蘇南京市第九中學(xué)