探究二氧化硫性質(zhì)的一體化微型實(shí)驗(yàn)

韋玉春

摘 要：有關(guān)二氧化硫性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，而課本設(shè)計的該實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣，耗時長，需要提前制備大量有毒的二氧化硫氣體，存在較大的安全隱患。本文從綠色環(huán)保的角度出發(fā)，設(shè)計了一套簡便易行的微型裝置，用于探究二氧化硫性質(zhì)的課堂教學(xué)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，該實(shí)驗(yàn)裝置安全性良好、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。該裝置已經(jīng)應(yīng)用于課堂實(shí)際教學(xué)，取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：二氧化硫;實(shí)驗(yàn)探究;微型裝置

前言：化學(xué)是一門以“實(shí)驗(yàn)”為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，二氧化硫知識是中學(xué)化學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，《課程標(biāo)準(zhǔn)》對本節(jié)課做了立體性的要求：“通過實(shí)驗(yàn)了解硫及其重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響?！笨梢娫搶?shí)驗(yàn)在高中化學(xué)中有著舉足輕重的作用。但是由于二氧化硫有毒，而且較難收集，使得本實(shí)驗(yàn)在實(shí)際教學(xué)過程中幾乎難以實(shí)現(xiàn)。本文將著重介紹可用于二氧化硫性質(zhì)探究的實(shí)際教學(xué)過程中的一套簡易微型裝置。該裝置集二氧化硫的制取和性質(zhì)探究為一體，步驟簡單，耗時短，現(xiàn)象明顯，節(jié)省藥品，綠色環(huán)保。還可以根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計不同的實(shí)驗(yàn)方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)動手能力、思維能力。

一、實(shí)驗(yàn)原理：

Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O

二、實(shí)驗(yàn)材料和藥品

材料：一次性塑料罐，5mL的一次性注射器，25mL的小燒杯，5mL試劑瓶，試管，試管夾，酒精燈;

藥品：亞硫酸鈉粉末，70%硫酸溶液，5%的氫氧化鈉溶液，氫硫酸溶液，酸性高猛酸鉀溶液，品紅溶液，紫色石蕊試液，F(xiàn)eSO4溶液。

三、實(shí)驗(yàn)裝置：

如圖所示：

實(shí)驗(yàn)裝置圖

四、實(shí)驗(yàn)步驟：

1.在小試劑瓶上貼好標(biāo)簽，裝好相應(yīng)的試劑，用量均為2mL左右，裝好后放入準(zhǔn)備好的塑料罐中。

2.取一潔凈的小燒杯（25mL），往里面裝入0.2g左右的Na2SO3粉末，一起放入塑料罐內(nèi)，蓋緊塑料罐的蓋子。

3.用一次性注射器量取1mL的70%H2SO4溶液，將針頭穿過蓋子，緩慢將硫酸溶液滴進(jìn)Na2SO3粉末中。5min后，反應(yīng)基本結(jié)束，取出已經(jīng)褪色的品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液，分別倒入兩個試管中，均用酒精燈進(jìn)行加熱，觀察現(xiàn)象有何區(qū)別。

五、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋：

1.將濃硫酸緩慢注入小燒杯中，看到燒杯內(nèi)立即產(chǎn)生大量氣泡，其反應(yīng)方程式為：

Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O

隨后裝置內(nèi)，紫色石蕊試液變成紅色，因?yàn)槎趸蛞兹苡谒⑴c水反應(yīng)生成亞硫酸，反應(yīng)方程式為：

SO2+H2OH2SO3

2.FeSO4溶液沒有顏色變化，說明了二氧化硫的氧化性并不強(qiáng)，不能將Fe2+氧化。

3.NaOH溶液在這里作尾氣處理劑，用于吸收裝置內(nèi)未反應(yīng)完的SO2氣體，避免有毒氣體溢出，污染環(huán)境，符合綠色化學(xué)理念，其反應(yīng)方程式為：

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（NaOH過量）

4.酸性高猛酸鉀溶液褪色，將褪色后的溶液加熱，其并不能變回原來的顏色，說明高猛酸鉀和二氧化硫反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，且該反應(yīng)是不可逆的，屬于氧化還原反應(yīng)。其反應(yīng)方程式為：

2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

5.品紅溶液褪色，將褪色后的溶液加熱后，溶液又變?yōu)樵瓉淼念伾蚴嵌趸蚝推芳t等有色的有機(jī)物反應(yīng)會生成不穩(wěn)定的化合物，而加熱后該化合物會重新分解，使其恢復(fù)原來的顏色。

6.H2S溶液出現(xiàn)淡黃色渾濁，原因是二氧化硫的硫元素為+4價，既可以被氧化成+6價，也可以被還原為硫的低價化合物（或單質(zhì)），在此反應(yīng)中，二氧化硫體現(xiàn)出了氧化性，將H2S中的-2價硫氧化成硫單質(zhì)，而其本身也被還原成硫單質(zhì)，此反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)類型中典型的歸中反應(yīng)，因硫單質(zhì)難溶于水，所以會看到淡黃色渾濁。其反應(yīng)方程式為：

2H2S+SO2=3S↓+2H2O

六、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

1.實(shí)驗(yàn)器材簡單易得，可操作性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)過程中使用的藥品用量少，節(jié)約資源，同時降低危險系數(shù)。

2.實(shí)驗(yàn)耗時短而且現(xiàn)象明顯，能讓學(xué)生整體認(rèn)識二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)，適用于課堂教學(xué)。

3.實(shí)驗(yàn)用氫氧化鈉來吸收未反應(yīng)完的二氧化硫氣體，避免其溢出而污染環(huán)境，此設(shè)計符合綠色化學(xué)理念，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識。

4.該裝置還可以用于其他氣體（如：氯氣、氨氣等）的制備其及性質(zhì)探究。