吸、放热反应演示实验的新设计

张 燕 丁 伟

（华东师范大学化学系 上海 200062）

化学反应热效应是高中化学必修的，而且这部分内容比较抽象，难以理解，仅靠学生死记硬背无疑是不明智的，对应的仅有一个课堂实验用来帮助学生理解本节内容的，若课堂实验现象不够明显，不能被全体学生清楚观察到，就会导致学生更加焦躁，不利于学生学习。本实验设计结合碘-淀粉溶液的可逆热色性原理，溶液颜色由蓝色→无色→蓝色的变化，实验现象色彩化，全体学生都可以清楚地观察到现象，感知化学反应热效应。

一、碘-淀粉溶液的可逆热色性原理

淀粉具有遇碘变蓝的特性，这是由淀粉本身的结构特点决定的。淀粉有直链淀粉和支链淀粉，实验室常用的可溶性淀粉为直链淀粉，直链淀粉溶于水为链状，并非线性结构；淀粉分子中各单糖单位有游离羟基，因此可以形成分子内氢键而形成螺旋状结构，加入碘液后，碘液中的碘单质便嵌入淀粉螺旋结构空隙中，并借助范德华力与淀粉形成大分子络合物，该络合物能够比较均匀地吸收除蓝光以外的可见光，因而呈现蓝色。当蓝色碘-淀粉溶液遇热后，氢键被破坏，螺旋结构张开，碘单质被释放出来，络合物分解，蓝色就会消失；当溶液遇冷后，络合物又重新形成，蓝色又显现。

碘淀粉络合物结构

二、实验改进设计

1.实验仪器及药品

50mL烧杯、150mL烧杯，玻璃棒、酒精灯，小试管，10%的氢氧化钠溶液、滤纸、滴管、可溶性淀粉、镁粉、碳酸氢铵固体、稀盐酸、碘水（含碘化钾）、蒸馏水。

配置5g/L的淀粉溶液：用天平称取0.5g可溶性淀粉，倒入小烧杯，滴加几滴水搅拌成糊状，倒入沸腾的100mL水中，煮沸十几分钟。静置冷却至室温，取清液待用，此溶液用前配置。

2.实验步骤与现象

先取一支小试管，加入约2mL新配置的淀粉溶液，滴加1～2滴碘水振荡，淀粉溶液由无色变成蓝色，该小试管待用。

实验一：放热反应

（1）实验步骤

a.取一个150mL的烧杯，倒入稀盐酸（溶液高度约为2cm），将盛有蓝色淀粉溶液的小试管放置于该烧杯中。

b.盖上沾有NaOH溶液的圆形滤纸。

c.向烧杯中加入约一药匙镁粉，静置于桌面，观察现象。

（2）实验现象

a.烧杯中剧烈反应，产生大量气体。

b.小试管中的蓝色溶液迅速褪成无色。

图1

实验二：吸热反应

（1）实验步骤

a.取一个150mL的烧杯，倒入稀盐酸（溶液高度约为2cm），将实验一中已经褪色的小试管置于该烧杯中。

b.盖上沾有NaOH溶液的圆形滤纸。

c.向烧杯中加入1～2药匙碳酸氢铵固体，静置，观察现象。

（2）实验现象

a.烧杯内剧烈反应，产生大量气体。

b.小试管中溶液由无色瞬间变为蓝色。

三、分析讨论

教材中用温度计测量反应溶液的温度变化，教师告诉学生温度升高或者下降，让学生知道反应是吸热反应或是放热反应，然而全体学生不可能都清楚观察到温度计的变化，从而比较迷惑、被动地接受实验结果，这样便不利于学生对知识的理解。该实验设计更利于课堂演示教学，优点如下：

（1）实验现象色彩化（由蓝色→无色→蓝色），全体学生都能清楚观察到讲台上的实验现象，从而有利于学生对反应热效应的感知理解。

（2）实验装置简单，可操作性强，且放热反应和吸热反应实验装置相同，整个实验过程耗时短，现象明显。

（3）若封好小试管口，“显色工具”还可以反复使用；蘸有氢氧化钠溶液的滤纸可以吸收反应中放出的气体，绿色环保。

（4）实验更具趣味性，放热反应中，蓝色的碘-淀粉溶液褪成无色；紧接着在吸热反应中，褪色的碘-淀粉溶液又立即恢复蓝色，整个过程像变魔术一样，颜色变化很明显，对学生形成视觉冲击，活跃了课堂气氛，激发了学生学习和实验探究兴趣。

此外，放热反应还可以用氧化钙与水反应，吸热反应还可以用碳酸氢铵与稀硫酸反应或硝酸铵与水反应，这些反应都可以用该实验装置在较短时间内达到同样的效果。

［1］ 田久沛，张秀英.淀粉遇碘变蓝之后……［J］.中学化学教学参考，2007，（07）：41

［2］ 田宗学.碘遇淀粉变蓝质疑—记一则有趣的可逆热色性小实验［J］.化学教育，2006，（03）：54

［3］ 张晓星，丁伟.开发吸热反应和放热反应的新实验［J］.教学仪器与实验，2011，（05）：17-18

［4］ 普通高中课程标准实验教科书化学2（必修）第二版［M］.北京：人民教育出版社.2006：30-32