为什么加热淀粉的碘水溶液蓝色会消失——科学探究在新课程教学中的应用，本文主要内容关键词为：水溶液论文,新课程论文,淀粉论文,蓝色论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、意外发现
人教版普通高中课程标准实验教科书《化学》选修4《化学反应原理》第23页的科学探究中有这样一个实验：取两支试管，各加入5mL淀粉溶液和2滴碘水，然后向其中一支试管中加入1 mL 2 mol/L的
溶液（必要时可加热）；向另一支试管中加入1 mL唾液，振荡。观察、比较硫酸溶液、唾液对淀粉水解的催化效果。
根据学生已有知识和简单实验会得到如表1所示的实验结果。
表1
反应物硫酸溶液、淀粉溶液、碘水唾液、淀粉溶液、碘水
反应 溶液蓝色缓慢消失 溶液蓝色消失快
现象（且需要加热）
结论 对于淀粉的水解，唾液的
催化效果比稀硫酸好
但细心的学生在实验中发现：在本实验的条件下，不加稀硫酸，往淀粉溶液中加入碘水，溶液变蓝；加热，发现溶液蓝色也会变浅甚至消失，冷却时，又恢复蓝色。这说明在未加入稀硫酸时，升温，也会使溶液蓝色变浅和消失（温度要较高，蓝色才会完全消失）。
二、提出问题
根据上述实验现象，笔者提出了两个问题：
(1)将淀粉与碘水混合，溶液变蓝，加热时（未加入稀硫酸作催化剂）溶液的蓝色变浅甚至消失，蓝色变浅或消失的原因是什么？
(2)蓝色消失，能否证明淀粉已水解完全？
将淀粉与碘水混合的蓝色溶液加热时，蓝色也会变浅或消失，假设这时淀粉并没有水解，那么以前我们证明淀粉水解程度的方法还正确吗？检验淀粉的水解程度应该注意什么问题？
三、理论解释
淀粉遇碘变蓝的机理：直链淀粉能溶于热水，但直链淀粉的结构并非直线型，而是分子内氢键使链卷曲成螺旋状，碘分子钻入螺旋空隙中形成复合物的缘故。
淀粉与碘水混合溶液呈蓝色，加热时蓝色变浅或消失的原因是什么？
蓝色消失可能的原因有三种：
第一，淀粉结构破坏或淀粉水解完全；
第二，碘受热挥发，离开了溶液；
第三，碘分子发生化学反应，生成了其他物质。
提出假设：
(1)淀粉已水解完全；
(2)单质碘受热已挥发；
(3)单质碘受热发生化学反应，生成了其他物质。
四、实验探究
怎样设计实验证明是上述三个原因的哪一个？
实验设计1
(1)取淀粉与碘水混合溶液，加热，蓝色消失，冷却蓝色又恢复。这说明认为“淀粉溶液加热水解完全”是不对的，因为淀粉水解产物是葡萄糖，冷却时，葡萄糖不可能聚合生成淀粉，也就不可能使蓝色恢复。
(2)另外将淀粉溶液（未加碘水）加热，取冷却产物少量，再加入银氨溶液，水浴加热，无银镜产生，也证明单纯加热淀粉溶液（未加催化剂），淀粉并不能水解。
(3)趁热向蓝色消失的溶液中另加入少量的淀粉溶液，在淀粉溶液滴落的过程中，溶液也不会变蓝。新加入淀粉不可能立即水解，但溶液不变蓝，这说明不是淀粉的问题，而是碘分子不存在了。
根据上述三个实验说明，淀粉与碘水混合溶液呈蓝色，加热时蓝色变浅或消失的原因不可能是淀粉水解完全或淀粉结构的改变。
实验设计2
考虑碘容易升华或挥发，是不是加热时碘挥发了呢？
(1)如果是碘加热挥发，则冷却时溶液不会又变蓝。
(2)趁热向蓝色消失的溶液中另加入少量的碘水（常温下的），发现在碘水滴落的过程中，溶液会变蓝，但又慢慢又消失。这说明新加的冷却的碘水遇淀粉变蓝，但新加碘水受热后蓝色又消失。
上述两点说明，淀粉与碘水混合溶液呈蓝色，加热时蓝色变浅或消失的原因不可能是碘的挥发。
实验设计3
是单质碘受热发生化学反应，生成了其他物质吗？
如果将碘水加热，类似氯气在水中的歧化反应：
碘能否发生如下歧化反应呢？
在冷却时反应逆向进行，又生成单质碘，碘遇淀粉又变蓝。
这种假设能够很好地解释升温蓝色变浅甚至消失，冷却又恢复蓝色的现象。
如何证明这种假设是正确的呢？只要在保持温度不变的情况下，设法使碘的歧化反应逆向进行就行。在教师的启发下，学生进行了下列几个探究性实验：
(1)将淀粉与碘水混合，加热，蓝色消失，向蓝色消失的溶液中，趁热加入
酸性溶液，发现溶液立即变蓝色。
(2)向蓝色消失的溶液中，趁热加入
，酸性溶液，发现溶液立即变蓝色。
(3)向蓝色消失的溶液中，趁热加入
溶液，发现溶液也变蓝色，但变蓝的速率不如加入酸性溶液时快。
(4)向蓝色消失的溶液中，趁热加入较浓的盐酸或硫酸溶液，发现溶液变蓝色。
(5)向蓝色消失的溶液中，趁热加入
溶液，发现溶液慢慢变蓝色。
上述5个实验说明：
①向蓝色消失的溶液中加入氧化剂，由于氧化剂将
氧化成
，碘遇淀粉又变蓝，且氧化剂的氧化性越强，恢复蓝色的速率越快。
②加入酸，实际是增大
浓度，发生反应
五、本质原因
淀粉与碘水混合溶液呈蓝色，加热时蓝色变浅或消失的原因是在加热条件下，碘发生了歧化反应：
向正反应方向移动，则在中性或弱酸性条件下，碘的歧化反应也能发生。
我们将课内与课外有机地结合，让学生主动自学了许多课外书籍，设计了很多实验方案，激发了学生的学习兴趣；培养了学生实验设计和动手能力，解释了实验现象；开拓了思维，培养了学生的探索和创新能力。
当然，如果能够检验单质碘是否歧化完全更好，但是笔者考虑，无论是检验碘分子的存在，还是检验
的存在，均会使平衡发生移动，所以不能用通常的化学手段检验歧化反应是否发生。