蔗糖与浓硫酸反应条件探究

摘要：本文笔者力求使“黑面包”演示实验效果好、成功率高，特对本实验药品浓硫酸、蔗糖、水的用量进行探究，找到最佳配比。

关键词：绵白糖 98%浓硫酸 水

人教版高中化学第一册第六章硫酸一节中关于浓硫酸的脱水性有一个经典的“黑面包”实验。该实验操作对蔗糖、水和浓硫酸三种物品的用量有严格要求，这个看似简单的实验在操作时往往出现“黑面包”不能发起或所需时间较长等现象。为确保该实验在演示时成功率高、实验现象明显，而且节省时间，笔者对三种物质的相对用量进行探究，过程如下。

一、仪器药品

50mL烧杯、10mL量筒、胶头滴管、药匙、托盘天平、玻璃棒、石棉网、水、98%浓硫酸、绵白糖（蔗糖有白砂糖和绵白糖两种。绵白糖是细小的蔗糖晶粒被一层转化糖包裹而成的，转化糖有较强的吸水能力，易与浓硫酸接触，反应速度快）。

二、实验过程

实验1：固定绵白糖和浓硫酸的用量，改变水的加入量，寻找最佳配比。（见附表1）

结论1：我们通过实验1的三组对比实验，不难发现每5克绵白糖加入10滴水和5毫升浓硫酸就可以膨胀发起。但由于绵白糖的量少只能膨胀至半个烧杯。所以笔者又将绵白糖的用量加倍再进行实验。

实验2：按照实验1得出的绵白糖与水的比例，将其用量增加一倍，浓硫酸的量不变。（见附表2）

结论2：由于增加了绵白糖的量，“黑面包”可迅速膨胀至整个烧杯。

实验3：按照实验2中的绵白糖与水的用量，将浓硫酸的量增加一倍进行实验。（见附表3）

结论3：增加了浓硫酸后不仅没有提高反应的速率，反而造成药品的浪费。

三、现象解释

蔗糖的主要组成元素为碳、氢、氧三种元素，在脱水时氢、氧元素按质量比1：8从蔗糖分子中脱出，剩下碳原子以单质碳的形式存在。这就表现为蔗糖迅速变黑。加入的水做催化剂，此时浓硫酸吸水放出大量的热，使生成的碳继续被浓硫酸氧化，一部分碳变成二氧化碳气体，浓硫酸则被还原为二氧化硫气体，两种气体从碳粒中冒出，把碳块向上顶起，并在碳块上留下很多孔隙。实验过程中，我们可以听到呲呲声，同时闻到刺激性略带酸味的气味。

四、结论

通过以上5组对比实验，蔗糖、水、浓硫酸三者用量的最佳配比为10g绵白糖中滴20滴水，再加5mL浓硫酸。这样既能做到现象明显，又能节省药品。在准备该实验时，我们可预先将称量好的绵白糖用纸包好，以控制用量并可以节省时间。 （责编 高伟）