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让学生在活动中学习化学 　　“JCE Classroom Activity”栏目以其趣味性足、直观性强、生活味浓及观点新等特点,受到美国众多师生的喜爱。该活动源自1963年Campbell在美国《化学教育》杂志上首次报道的经典蓝色瓶实验[1]。在2003年美国《化学教育》杂志上Wellman等[2]给出蓝瓶子实验的一种更加具体简易的方法,使用易得的药品从而减少费用。实验包括一系列氧化还原及颜色变化的循环过程,亚甲蓝有两种存在形式,蓝色的氧化态和无色的还原态。蓝色的氧化态亚甲蓝可被抗坏血酸还原为无色的还原态亚甲基蓝,还原态亚甲基蓝又可被空气中的氧气氧化为蓝色的氧化态亚甲蓝。 　　化学反应无处不在,从你身体里的每一个细胞到开放的外部空间,有无数的反应时刻发生。颜色变化反应是一种较常见的的化学反应。下面将颜色变化反应作为一个学生活动来进行探究,让读者感受一下美国学生在活动中是如何学习化学知识的,为中学教师提供一种新的课堂教学模式。 　　一、活动案例——蓝色消失[3] 　　1. 活动用品 　　颗粒状或粉状的维生素C(抗坏血酸)、1.6%硫酸铜溶液、5%亚甲蓝溶液、氯化钠、秒表、记号笔、干净无色2L软饮料瓶及瓶盖(已去除标签且冲洗干净)。 　　2. 活动过程 　　(1)标准溶液实验 　　①在干净无色2L软饮料瓶中装入约三分之二的水,用记号笔对水位进行标记,以便后面的重复实验。 　　②饮料瓶中加入一茶匙维生素C、4滴亚甲蓝溶液及半茶匙氯化钠。 　　③盖紧瓶盖,用力振荡使之溶解。 　　④打开盖子,加四分之一茶匙(1.25mL)硫酸铜溶液。 　　⑤盖紧瓶盖,用力振荡使之混合,持续20秒。记录观察到的瓶子内溶液变色情况。 　　⑥让瓶子静置5~6分钟,颜色发生了怎样的变化?现在仔细观察瓶内与空气接触的溶液部分:有一种与瓶内溶液其他部分不同的颜色吗? 　　⑦重复执行步骤⑤和⑥几次,记录你每次的观测结果。 　　(2)对比实验 　　A.如果你改变了其中的一种成分会发生怎样的现象呢?重复上述实验,并且改变其中的一种成分。记录你在每次实验中观察到的现象。(注意:不要同时改变两种成分) 　　①不添加维生素C。 　　②不添加硫酸铜溶液。 　　B. (可选)如果你改变了大量的成分会发生什么事呢?你能得到较深的蓝色吗?你能让蓝色消失速度加快吗?每次仅改变一种成分(更容易弄清楚每个成分对这个结果的影响,并比较其中的差别),与你之前的结果进行对比。你能确定哪一种方法是更好的吗? 　　③使用2~4茶匙维生素C代替一茶匙。 　　④使用2~8滴亚甲蓝溶液代替4滴。 　　⑤使用一茶匙硫酸铜溶液代替四分之一茶匙。 　　3. 问题与思考 　　(1)哪一种成分使蓝色消失? 　　(2)硫酸铜溶液的作用是什么? 　　(3)实验中实际的反应物是什么? 　　(4)使用什么方法可以使蓝颜色变得更深? 　　(5)使用什么方法可以加快蓝色消失的速度? 　　4. 讨论与结果 　　(1)维生素C是蓝色消失的主要原因,尽管其他成分也可以促进这个过程。 　　(2)借助氧气,Cu2+催化回到蓝色的亚甲蓝。然而,空气所扮演的角色是由学生决定的,Cu2+是亚甲蓝变回蓝色的反应物。 　　(3)空气,确切地说是O2,但这不是从实验步骤直接得出的。 　　(4)加入更多的亚甲蓝或少加一点维生素C将可以获得较深的蓝色。 　　(5)增加维生素C和Cu2+可以使亚甲蓝快速褪色。 　　5. 注意事项 　　带上护目镜,确定合适的瓶塞。当你配制溶液时要按照教师的说明正确处理。在实验室敞口容器中的维生素C是不可以被食用的。瓶子和茶匙不能用来盛放食物和饮料。不要将硫酸铜溶液和亚甲蓝溶液与身体大面积接触。如果溶液接触皮肤,快速使用自来水冲洗。在最后处理溶液前,可以加入一茶匙小苏打,然后倒掉,同时用自来水将实验用具冲洗干净。 　　二、活动特色 　　1. 活动用品易得 　　活动使用的所有药品都是市场上易得的。抗坏血酸可以从维生素C药片中得到,也可从天然食品商店中购买。部分氧化的抗坏血酸或维生素C药片不应使用。5%亚甲蓝溶液可以在宠物店中购买。如果使用固体亚甲蓝,每次使用前学生需要摇动瓶子。1.6%硫酸铜溶液可在宠物店和水族馆中购买。其他铜盐也可使用。氯化钠亦可在超级市场购买。 　　2. 操作步骤简单 　　学生先准备一个标准溶液的蓝瓶子反应。在规定的时间内,教师可以预测学生有多少次的“振荡—静置”。学生没有被告知空气(氧气)是一个关键的反应物。提出一个线索,让学生观察瓶内与空气接触部分的溶液,由于O2通过扩散进入溶液表层,应该有一层薄薄的色彩团逐渐扩散到上层。教师此时可以帮助学生推断空气的角色,教师准备一瓶1~2天前的标准溶液蓝瓶子反应,并且向学生展示。由于瓶子中的氧气逐渐反应掉,瓶子受空气压力的作用会慢慢地凹陷。 　　3. 活动目标明确