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1、神奇的一瞬,针对二氧化硫对品红溶液颜色影响的探索(论文),参与学生 城之洲 赵雅芳 陈 辉 指导老师 秀尹力 灿姓柳 曹 芳,论文提纲,1.目录 2.专家意见 3.论文摘要 4.课题由来 5.实验报告 6.理论探究 7.小结 8.参考书目,研究过程,发现问题,设计实验,进行实验,提出猜想,查阅资料,请教专家,验证猜想,得出结论,全日制普通高级中学教科书化学（人教版实验修订版）第一册上清楚地写有这样一句话：“二氧化硫通入品红溶液后，颜色逐渐褪去。”按惯例，老师在课堂上演示了这个实验。在演示实验中，我们看到：品红溶液中逐渐出现了气泡，但颜色却没有变化。老师解释到，这是由于导管中残余的空气被排出到溶
2、液中的缘故。但随即不久，我们却分明看到了品红溶液颜色的加深！难道这也是空气的作用？在我们迟疑的这一瞬间，品红溶液的颜色却忽然变浅了，接着,颜色逐渐褪去。难道是我们的眼睛花了吗？下课后，迷惑不解的我们把这一现象告诉了化学老师，希望能得到满意的解释。化学老师显然也有些吃惊，但她鼓励我们：“一次只是偶然，拿出证据来才能说服别人！你们自己去探索吧。”,课题由来,BACK,实验装置图,发生器 安全瓶 效应器 对比器,NEXT,图一,实验装置图,图二,发生器 安全瓶 效应器 对比器,BACK,论文摘要,化学是一门神奇的科学，我们常常在不经意间揭开了她神秘的面纱；只有具备一双善于发现的眼睛，才不会与她失之交
3、臂，从而叩响探索与发现的大门。在一次化学课上的简单的演示实验中，我们无意中发现：品红溶液在通入二氧化硫后的褪色过程并不像教科书上说的那么简单，而是经历了一个颜色由浅及深，再由深变浅的奇妙历程。是什么力量导致了这样的结果呢？为了弄清楚这个与我们思维定势不相符合的现象的本质，我们请教了许多老师，翻阅了不少资料。同时，本着科学、严谨、实事求是的态度，我们决定自己用实验来探索问题之所在。我们设计了多组对比实验，分别对在不同温度下、不同浓度条件下、不同pH值的环境下的褪色现象进行了研究和探讨。终于，功夫不负有心人，在推翻了一个个假设与猜想，经历了一次次失败和困惑后，我们提出：是品红本身结构的组成和溶液中
4、存在的某种平衡导致了这种现象的发生。,NEXT,论文摘要,这种设想是否正确呢？通过查阅资料并请教湖南师范大学化学系的教授们之后，我们对自己的假设基本满意，认为其是合乎逻辑的。通过实验，我们基本上弄清楚了向品红溶液中通入二氧化硫后溶液褪色过程中导致出现奇特现象的原因及发生过程，从而我们对化学这一门实验科学又有了全新的认识。我们相信：只有通过不懈的探索与发现，才能抓住事物的本质规律，我们愿意用自己日益充实的大脑去发掘更多、更新的事物！,BACK,理论探究,一、猜想 经过一系列的试验与探索，我们已对品红的性质有一定了解。我们随即展开了对实验现象产生原因的研究与探索。一开始，我们曾利用氢氧化钠溶液吸收
5、过量的二氧化硫气体，以使其污染程度降至最低。可是，令人意想不到的事情发生了：品红溶液没有再变红，而是迅速褪至无色！我们认真比较了前后两次实验用品，发现氢氧化钠溶液似乎扮演了一个异常重要的角色罪魁祸首就是它吗？我们大胆设想：既然氢氧化钠能使品红溶液褪色，联想到石蕊试剂性质，是否品红是一种有机弱酸？是否在溶液中存在着某种化学平衡呢？那么起决定作用的是否为氢离子？为了验证我们的猜想，我们将盐酸稀溶液直接加入品红溶液中，果然，溶液变红了！那么二氧化硫先使品红溶液变红是否也是因为其溶于水后生成了亚硫酸？我们继续进行，果不其然，通入二氧化硫的品红溶液仍表现为先变红再褪色，这一现象使我们大受鼓舞。经过数次实
6、验，我们提出了自己的假设：在品红溶液中存在某种平衡（我们把品红简记为HR）：HR H+R-（*）（红色）（无色）,当我们向溶液中通入二氧化硫时，二氧化硫溶于水形成了亚硫酸，亚硫酸的电离从原有溶液外界引入了氢离子，根据勒夏特列原理，溶液中存在的该平衡将向左移动，形成更多的品红分子，从而导致溶液颜色的加深。反之，加入的碱液与溶液中原有的氢离子结合成难电离的水，导致平衡向右移动，溶液中的品红分子数减少，从而溶液颜色变浅直至无色。那么我们的假设是否正确呢？根据我们查阅资料所得,品红分子的结构简式如下：ClH2N=C(NH2)2 由此可见，基团“NH2Cl”充当了提供氢离子的角色它的水解带来了氢离子，同
7、时也破坏了品红分子中的显色团“=”的整体结构，使其丧失显色功能。在反应的历程中，在通入二氧化硫的初期，生成的亚硫酸对溶液中存在的氢离子平衡的影响占主要地位，即发生了上述的平衡移动过程，从而使我们看到了溶液中颜色的变化；但随着二氧化硫的逐渐通入，反应的主体变为了品红分子与二氧化硫的结合，生成了不显色的加合物“H2N C（NH2）2”，从而溶液的颜色逐渐褪去。SO3H 同时，我们还将进行更为精确的定量实验，为我们的假设提供更有力的证据。,BACK,二、验证 为了证明我们猜想的合理性，我们进行了一系列对比实验（已收入实验报告中）：1我们向效应器（品红溶液）中滴加稀酸（盐酸、硫酸），并同时向对比器中加
8、入等体积的蒸馏水，我们发现：效应器中的溶液颜色比对比器中的溶液颜色深。而由我们的猜想：加入氢离子能使平衡(*)向左移动，该现象正好符合这一猜想。2我们向效应器（品红溶液）中滴加强碱（氢氧化钠、氢氧化钾），并同时向对比器中加入等体积的蒸馏水，我们发现：效应器中的溶液颜色完全褪去。而由我们的猜想：加入氢氧根离子能中和溶液中的氢离子，从而能使平衡(*)相右移动，同样，该现象也正好符合这一猜想。3.同时向对比器中加入等体积的蒸馏水，我们发现：效应器中的溶液颜色明显浅于对比器中的溶液颜色。而这一现象又能很好的利用我们的猜想来完美解释。4.我们向效应器（品红溶液）中加入强酸弱碱盐（氯化铵、硫酸铵），并同时
9、向对比器中加入等体积的蒸馏水，我们发现：效应器中的溶液颜色有所加深。这又再次证明了我们的猜想的合理性。,BACK,小 结,通过这一次漫长而艰难的探索，我们知道了什么是创新的快乐、探索的艰辛和得到成果的愉悦。“细微处见精神”，我们发现这个与教科书上所阐述的不相一致的细节，并紧紧抓住它不放。虽然我们在一开始就做好了失败的准备，但是我们从未放弃过。无论经历怎样的失败与挫折，我们的信念都没有改变二氧化硫气体的通入能使品红溶液的颜色先加深，再褪色，而不是“逐渐褪色”（见全日制普通高级中学教科书化学（人教版实验修订版）第一册131页）。事实支持了我们的想法，但我们没有就此满足。我们决心通过实验来证明这一新
10、发现的普遍性，并通过翻阅资料对其成因做出恰当的解释。我们的探索之路不是一帆风顺，二氧化硫的释放速率太难控制得恰到好处；品红溶液的颜色变化有时也难以分辨清楚；二氧化硫那刺鼻的气味常常让我们呛得睁不开眼睛，难以呼吸,NEXT,但年轻人特有的执著与自信和对科学的热爱使我们终于克服了种种困难，最终达到了令人满意的效果。通过这一次有意义的探索，我们懂得了：科学就是隐藏在生活中的精灵，等待着我们去发现；然而，机会只会垂青那些有准备的头脑。所以，我们必须首先掌握好基础知识，这样，当下一次机会再次来临之时，我们定会将它更好地把握！,BACK,参考书目,高级中学化学（必修）第一册教学参考书 人民教育出版社 1995年11月第二版 高等学校试用教材分析化学 武汉大学等五校编 1978年9月第1版 1979年3月第2版印刷 化学分析（下）武汉大学分析化学教研室 1977年7月第1版 1978年2月第1版印刷,BACK,谢谢大家!,
