二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)聯(lián)合改進(jìn)創(chuàng)新研究

楊學(xué)慧

【摘 要】二氧化硫性質(zhì)是高中化學(xué)中必須掌握并且要求能熟練運(yùn)用的一個(gè)知識點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)儀器簡單常見且構(gòu)造簡單，將二氧化硫的水溶性，二氧化硫水溶液的酸性，二氧化硫的還原性、漂白性（非永久性漂白）以及氧化性用一套聯(lián)合的實(shí)驗(yàn)裝置一次性完全體現(xiàn)出來，一方面補(bǔ)充了人教版教材上缺少氧化性和還原性實(shí)驗(yàn)的不足，同時(shí)和其他同類的研究相比，具有裝置簡單、操作簡單、現(xiàn)象明顯等特點(diǎn)，且對水溶性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行改進(jìn)，有一定的趣味性。

【關(guān)鍵詞】二氧化硫;水溶性;酸性;漂白性;氧化性;還原性;創(chuàng)新

【中圖分類號】G623.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0-01

伴隨化石原料的燃燒，空氣污染問題進(jìn)一步加劇，SO2就是一種主要的大氣污染物，是酸雨的重要來源。SO2一種重要的含硫化合物，是高中化學(xué)必修一中必須掌握并能熟練運(yùn)用的一個(gè)知識點(diǎn)。人教版高中化學(xué)必修一[1]中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)介紹了SO2的水溶性，水溶液的酸性以及漂白性實(shí)驗(yàn)，但涉及到SO2的實(shí)驗(yàn)室制法、氧化性和還原性沒有提及，并且SO2的水溶性實(shí)驗(yàn)操作也不太方便。

本文計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置，將二氧化硫的實(shí)驗(yàn)室制法，水溶性，水溶液的酸性，漂白性、氧化性以及還原性一次性通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡單，具有很好的可重復(fù)性，適合于老師演示實(shí)驗(yàn)，也適合于學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。最重要的是整套裝置沒有二氧化硫的泄露，防止環(huán)境污染，有利于培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)的理念。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.實(shí)驗(yàn)原理[2]

SO2的制備：H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O

SO2的水溶性和酸性：SO2+H2O=H2SO3 H2SO3H++HSO3- HSO3-H++SO32-

SO2的氧化性：3SO2+2Na2S=2Na2SO3+3S↓

SO2的還原性：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

SO2的尾氣吸收：SO2+NaOH=Na2SO3+H2O

2.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：圓底燒瓶，10ml注射器，導(dǎo)管，具支試管，直型透明玻璃管，漏斗，燒杯，棉花，止水夾，分液漏斗，酒精燈，氣球，其他夾持裝置略。

試劑：70%硫酸溶液，亞硫酸鈉，紫色石蕊溶液，品紅溶液，酸性高錳酸鉀溶液，硫化鈉溶液，氫氧化鈉溶液

3.實(shí)驗(yàn)步驟

裝置簡介：I部分為氣體發(fā)生裝置，II部分為二氧化硫的水溶性和酸性實(shí)驗(yàn)部分，III部分為氧化性、還原性和漂白性的實(shí)驗(yàn)部分，IV為尾氣吸收部分。

步驟：

（1）檢查氣密性。氣密性對本實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，一方面SO2泄露造成污染，另一方面氣密性不好導(dǎo)致負(fù)壓形成不明顯，水溶性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察不到。方法：連接好裝置，用熱毛巾捂住圓底燒瓶，觀察氫氧化鈉溶液中有氣泡冒出說明氣密性良好。

（2）將一定量70%硫酸加入分液漏斗，在燒瓶中加入適量亞硫酸鈉固體。在注射器中加入8-10ml紫色石蕊溶液，透過橡膠塞插到裝置II上。將沾有品紅溶液和酸性高錳酸鉀的溶液的棉球分別置于玻璃管中相鄰的位置，在玻璃管另外一端放置用聚乙烯膠囊盒盛裝的硫化鈉溶液（用膠囊盒的好處是透明，使用的量不多且現(xiàn)象明顯），將最右側(cè)的漏斗口置于氫氧化鈉溶液中，防止空氣污染。

（3）打開止水夾K1和K2，將分液漏斗中的70%硫酸溶液加入燒瓶中，片刻可以觀察到裝置III中的兩個(gè)棉球均褪色，且硫化鈉溶液中出現(xiàn)黃色渾濁，用酒精燈在兩個(gè)棉球位置加熱，立刻可以觀察到品紅棉球恢復(fù)紅色，而KMnO4棉球不恢復(fù)紅色。

（4）關(guān)閉止水夾K1和K2，將注射器中的紫色石蕊溶液注射1-2ml至試管中后松開，可以觀察到注射器自動注射石蕊溶液的現(xiàn)象，直至自動將全部石蕊溶液注射入試管中為止，且試管中溶液變成紅色。

二、結(jié)果與討論

1.整合性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

本文將SO2的實(shí)驗(yàn)室制備，氧化性、還原性、漂白性、水溶性以及水溶液的酸性合并于一套實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證，讓學(xué)生對SO2的性質(zhì)有一個(gè)完整的把握。

2.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的特點(diǎn)

（1）SO2水溶性和其水溶液呈酸性的現(xiàn)象明顯，學(xué)生感受深切。

水溶性的實(shí)驗(yàn)是將注射器中的石蕊溶液注射1-2ml至試管中，松開之后，由于二氧化硫易溶于水的性質(zhì)導(dǎo)致內(nèi)部壓強(qiáng)急劇下降，之后注射器自動注射溶液進(jìn)入試管，現(xiàn)象明顯且對學(xué)生具有很強(qiáng)的吸引力，可以引起學(xué)生的極大興趣投入試驗(yàn)。

（2）SO2漂白性、還原性和氧化性現(xiàn)象明顯，并且讓漂白性和其他褪色反應(yīng)對比鮮明，理解更深刻。

SO2的漂白性是體現(xiàn)在漂白浸有品紅溶液的棉花，加熱可以恢復(fù)原來的顏色。SO2的還原性在本實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)在使浸有酸性KMnO4溶液的棉花褪色，加熱不能恢復(fù)。這兩個(gè)褪色現(xiàn)象是學(xué)生的一個(gè)難點(diǎn)，容易混淆，此處正好讓兩個(gè)褪色的現(xiàn)象形成對比，學(xué)生可以理解到SO2能讓品紅褪色并且可以恢復(fù)原來的紅色，體現(xiàn)的是其漂白性，而SO2讓酸性高錳酸鉀或者溴水褪色，體現(xiàn)的并不是漂白性，而是還原性。

本文設(shè)計(jì)的是一套SO2性質(zhì)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)裝置，將二氧化硫的實(shí)驗(yàn)室制法、二氧化硫的水溶性、水溶液的酸性、漂白性、氧化性以及還原性集成在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不用特殊裝置，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡單。適合于中學(xué)化學(xué)教學(xué)中開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)，也適合于教師課堂的演示實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋心琦，化學(xué)必修一[M].人民教育出版社，2007.

[2]劉媛媛，SO2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)[J].教學(xué)實(shí)驗(yàn)與儀器，2016年11期.