從污染性角度談“硫燃燒”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

賀瑞紅

摘 要：初中化學(xué)課中的硫燃燒實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程存在可視性差和不環(huán)保等問(wèn)題，為提高該實(shí)驗(yàn)的可視性和環(huán)保性，從燃燒匙的改進(jìn)、選用氫氧化鈉溶液為吸收液、實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的改進(jìn)等方面進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：硫燃燒；污染；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在“氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)”中，用燃燒匙盛硫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，生成的氣體是二氧化硫，該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在著諸多問(wèn)題，對(duì)此實(shí)驗(yàn)筆者嘗試從實(shí)驗(yàn)儀器和藥品兩個(gè)角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，以提高該實(shí)驗(yàn)的可視性和環(huán)保性。

一、存在的問(wèn)題

1.目前初中化學(xué)課中硫燃燒的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大多采用銅質(zhì)球冠形燃燒匙。燃燒匙中的銅和硫在燃燒時(shí)部分生成硫化亞銅，腐蝕燃燒匙，不易清洗，使用壽命短；同時(shí)，硫和銅的反應(yīng)發(fā)光放熱，對(duì)硫燃燒火焰顏色的觀察有一定的干擾。一般銅質(zhì)燃燒匙底較深，取用硫較少時(shí)，淡藍(lán)色火焰在燃燒匙的內(nèi)部，學(xué)生不易觀察到；點(diǎn)燃硫時(shí)，燃燒匙中的硫會(huì)先熔化成液態(tài)，在演示實(shí)驗(yàn)中也不容易觀察；同時(shí)硫在空氣中燃燒生成的淡藍(lán)色火焰本身就不清晰，因此取較多硫時(shí)，才能觀察到其在空氣中燃燒的淡藍(lán)色火焰，這樣必然會(huì)造成用量過(guò)大，燃燒時(shí)間變長(zhǎng)，生成二氧化硫有害氣體也相應(yīng)增多，彌漫于實(shí)驗(yàn)室，造成空氣污染。

2.在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，仍可能有剩余的硫，不易熄滅，熄滅硫粉時(shí)常常將盛有燃著硫的燃燒匙伸入水中使其熄滅，從而使液態(tài)的硫很容易因急速預(yù)冷而變硬，較難處理。此外，由于硫不溶于水，可燃性的物質(zhì)沒(méi)有被徹底處理。燃燒產(chǎn)物二氧化硫的泄露會(huì)污染環(huán)境，實(shí)驗(yàn)中常采用水吸收二氧化硫，而二氧化硫在水里的溶解度較小，吸收不徹底，易起酸霧且不易消失。

3.按傳統(tǒng)方法進(jìn)行硫在空氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫彌漫于實(shí)驗(yàn)室，因此要求實(shí)驗(yàn)室具有良好的通風(fēng)條件。此外，用傳統(tǒng)方法進(jìn)行氧氣中燃燒的學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，仍然會(huì)有一些二氧化硫氣體從毛玻璃片與集氣瓶口的空隙逸出，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的空氣被污染。

二、改進(jìn)的方法

1.燃燒匙的改進(jìn)

（1）燃燒匙應(yīng)選擇淺匙。一方面可以減少硫的用量，減少二氧化硫的排放量；另一方面不影響實(shí)驗(yàn)的觀察。若燃燒匙為深匙的，可在其底部鋪一層石棉絨或細(xì)沙，既方便觀察硫燃燒時(shí)的現(xiàn)象，又能很容易處理燃燒剩余的硫粉，同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也容易將細(xì)沙倒出，還可防止加熱時(shí)銅與硫直接接觸而損壞燃燒匙。這是一種較為簡(jiǎn)潔的方式。

（2）使用玻璃燃燒匙。具體的制作方法：取一根直徑7 mm，長(zhǎng)200 mm的玻璃管，一端放在酒精燈火焰上，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊加熱至紅軟，用鑷子夾緊紅軟處，使之封閉，繼續(xù)加熱端部，直至厚度基本均勻，再繼續(xù)加熱，并從玻璃管另一端吹氣，邊吹邊轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃管，使端部成為一個(gè)直徑約為10 mm的玻璃小球。冷卻后，再使玻璃小球的一側(cè)接觸火焰，略加軟化，用洗耳球在另一端緩緩吹氣，使軟化部分凹陷呈匙狀。加熱玻璃管與球部交接處，軟化后彎成直角即成燃燒匙。由于玻璃燃燒匙透明，觀察硫在空氣中的燃燒現(xiàn)象明顯，且在兩種情況時(shí)都易于觀察。此外，玻璃和硫不發(fā)生反應(yīng)，使用后易于洗凈。

（3）用改進(jìn)后的膠頭滴管（有換氣孔），并套上硬質(zhì)的透明塑料片。具體的制作方法：將膠頭滴管靠近膠頭的部分放在酒精燈火焰上加熱燒軟，用燒紅的金屬刺穿一個(gè)小洞，冷卻后套上橡膠帽即可使用。使用時(shí)，將膠頭滴管伸入硫粉中吸取少量硫粉，在酒精燈上加熱，待硫融化后，即可擠壓膠頭滴管使產(chǎn)生的硫蒸汽噴出，以便于看到燃燒的現(xiàn)象。需注意的是擠壓膠帽時(shí)，將換氣孔堵上，需要補(bǔ)充空氣時(shí)，將換氣孔打開(kāi)。

后兩種方法選用了玻璃材質(zhì)，如果實(shí)驗(yàn)條件有限，我們還可以選用其他玻璃材質(zhì)，比如把在試管實(shí)驗(yàn)時(shí)因操作不當(dāng)而掉下來(lái)的試管底或凹槽形的玻璃用在此處，用鑷子夾取進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

為便于學(xué)生觀察顏色，可用黑色硬質(zhì)卡片放在集氣瓶的背后，

在黑色硬質(zhì)卡片的反襯下，能清楚地觀察到硫在空氣或氧氣中燃燒的火焰顏色，亦可以在集氣瓶背面刷黑色的油漆等。

2.氫氧化鈉溶液的選用

用適量的20%氫氧化鈉溶液充分吸收二氧化硫，比用水吸收的效果更佳。硫?yàn)榈S色晶體，難溶于水，熔點(diǎn)112 ℃，沸點(diǎn)444.6 ℃，具有可燃性，屬于易燃固體，不能隨意丟棄，我們可以選用氫氧化鈉溶液等強(qiáng)堿性溶液來(lái)吸收，原因是硫在加熱條件下能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈉、硫化鈉和水，可達(dá)到除去剩余的硫的目的。

3.實(shí)驗(yàn)裝置氣密性的改進(jìn)

（1）硫在空氣中或氧氣中燃燒在集氣瓶中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有利于用手觸摸集氣瓶外壁，感受反應(yīng)放熱的事實(shí)。為了防止二氧化硫的泄露，還可在燃燒匙上套一浸有水的濾紙，可減少二氧化硫的溢出。

（2）在使用改進(jìn)后的膠頭滴管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將較硬的透明塑料片融化穿通成合適的孔，將膠頭滴管套入，這樣燃燒生成的二氧化硫氣體可被較硬的透明塑料片及時(shí)地密封在集氣瓶中。

（3）選用空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置完成本實(shí)驗(yàn)，燒杯中加入氫氧化鈉溶液，硫停止燃燒后打開(kāi)彈簧夾即可。為防止硫燃燒產(chǎn)生的熱影響裝置的氣密性，可將橡皮塞增加一孔，以便于安裝一套有氣球的導(dǎo)氣管。也可以將該裝置右側(cè)的導(dǎo)管改為導(dǎo)管口連接一倒扣的漏斗，可增大二氧化硫與水或溶液的接觸面積，較好地吸收二氧化硫。

4.提升實(shí)驗(yàn)綜合性的設(shè)計(jì)

（1）制氧氣裝置的引入。將硫粉放在兩端開(kāi)口的玻璃容器中，左側(cè)連接用過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣的發(fā)生裝置，應(yīng)選擇有分液漏斗的那套，有利于調(diào)控反應(yīng)的發(fā)生，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先不通入氧氣，在空氣中點(diǎn)燃硫粉，觀察后，再通入氧氣，觀察。這樣硫在空氣和氧氣中燃燒的現(xiàn)象對(duì)比明顯，使學(xué)生觀察（感受）到了硫在不同濃度的氧氣中燃燒現(xiàn)象的變化，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可控制化。

（2）酸雨成因的實(shí)驗(yàn)引入。在燃燒硫的裝置的右側(cè)連接集氣瓶，在集氣瓶里倒入少量的水，放入一粒鋅粒、一小塊大理石和一片樹(shù)葉，將硫點(diǎn)燃，一會(huì)兒，就可以看見(jiàn)鋅和大理石表面有少量氣泡冒出，樹(shù)葉發(fā)黃。該實(shí)驗(yàn)集幾個(gè)實(shí)驗(yàn)于一體，驗(yàn)證了氧氣的性質(zhì)、酸雨的成因和危害，消除了實(shí)驗(yàn)中二氧化硫?qū)諝獾奈廴?，“變廢為寶”。

參考文獻(xiàn)：

柯虹.硫燃燒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].滁州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，2001.

編輯 薛直艷endprint