“探究硫燃燒產(chǎn)物性質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

唐私 錢(qián)柳云

摘要：以“探究硫燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)”為切入點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中二氧化硫外逸的問(wèn)題，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念;加入電導(dǎo)率傳感器引導(dǎo)學(xué)生探究二氧化硫的未知性質(zhì)，拓展視野，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);傳感器;探究意識(shí)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）03-0088-03 中圖分類(lèi)號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.021

一、問(wèn)題提出

硫燃燒是初中化學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)教學(xué)中，為了讓學(xué)生比較硫在空氣和氧氣中燃燒的不同現(xiàn)象，教師會(huì)在空氣中點(diǎn)燃硫粉，再伸人裝滿(mǎn)氧氣的集氣瓶中，見(jiàn)圖1。此過(guò)程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但是會(huì)有大量二氧化硫氣體逸出，污染空氣。

其次，在上海教育出版社化學(xué)九年級(jí)下冊(cè)教材108頁(yè)只提到二氧化硫能使稀高錳酸鉀溶液褪色，見(jiàn)圖2，探究的性質(zhì)比較單一。另外，教材實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)信息的角度單一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，只觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象已經(jīng)不能滿(mǎn)足學(xué)生日常學(xué)習(xí)的需要。

在平時(shí)練習(xí)過(guò)程中有些學(xué)生遇到這樣一幅圖，見(jiàn)圖3，這張圖展示了一種水制氫的過(guò)程，其中涉及到二氧化硫與碘單質(zhì)反應(yīng)，多數(shù)學(xué)生不了解這個(gè)反應(yīng)，部分學(xué)生表現(xiàn)出了較強(qiáng)的求知欲，為了滿(mǎn)足學(xué)生的認(rèn)知需求，同時(shí)解決課內(nèi)實(shí)驗(yàn)存在的一些問(wèn)題，筆者嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新。

近幾年，眾多一線(xiàn)教師進(jìn)行了關(guān)于硫粉在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，如圖4，用打火槍點(diǎn)燃硫粉，將“實(shí)驗(yàn)室制氧氣”“硫燃燒”及尾氣處理三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置一體化，此外，對(duì)于密閉裝置中硫的點(diǎn)燃方式還可以采用電阻絲，電熱棒或激光筆點(diǎn)燃進(jìn)行改進(jìn)，雖然裝置復(fù)雜，但是都可以取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，本文中不再贅述。

筆者通過(guò)多種點(diǎn)燃方法的嘗試，綜合考慮，選擇了最簡(jiǎn)單易行的方法——用加熱后的玻璃棒點(diǎn)燃硫粉。

此外，初中一線(xiàn)教師針對(duì)課堂教學(xué)中二氧化硫性質(zhì)的深入探究的案例極少。為此，筆者設(shè)計(jì)了本套實(shí)驗(yàn)裝置，將其改為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新

1.實(shí)驗(yàn)裝置

近年來(lái)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)憑借其實(shí)驗(yàn)過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確化、數(shù)據(jù)處理智能化等顯著特點(diǎn)，受到眾多一線(xiàn)教師青睞，對(duì)已有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化改進(jìn)或創(chuàng)新可以促使學(xué)生主動(dòng)探索，促進(jìn)教師教學(xué)理念的提升，改善課堂的教學(xué)效果。

本實(shí)驗(yàn)將“硫在氧氣中的燃燒”“二氧化硫的性質(zhì)”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行改進(jìn)，在學(xué)生可以觀(guān)察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，加入數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，有效避免了二氧化硫氣體逸散到空氣中（圖5）。

2.實(shí)驗(yàn)藥品

硫粉，碘酒，淀粉，過(guò)氧化氫溶液

3.實(shí)驗(yàn)具體操作步驟

（1）檢查裝置氣密性。

（2）將燒瓶充滿(mǎn)氧氣。

（3）燃燒匙中加硫粉，加熱玻璃棒，固定在四頸燒瓶上。

（4）將燃燒匙向下移動(dòng)點(diǎn)燃硫粉，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（5）待硫粉停止燃燒后壓人氦氣，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（6）停止通入氦氣，分兩次加入1mL過(guò)氧化氫溶液，觀(guān)察現(xiàn)象。

（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，清洗實(shí)驗(yàn)裝置。

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）硫在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)紫色火焰。

（2）SO2氣體進(jìn)入集氣瓶后電導(dǎo)率增大，加入雙氧水后，電導(dǎo)率再次增大。

（3）集氣瓶中的液體從藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色又變?yōu)樗{(lán)色。

三、實(shí)驗(yàn)理念

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)是以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，它突出表現(xiàn)為師生互動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)生更多地觀(guān)察化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程和現(xiàn)象，探究化學(xué)規(guī)律，把學(xué)習(xí)、生活和生產(chǎn)實(shí)際密切聯(lián)系起來(lái)，有利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瑫r(shí)準(zhǔn)確而直觀(guān)地把數(shù)據(jù)和圖像展現(xiàn)給學(xué)生（圖6），給化學(xué)教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)新的途徑，為探究活動(dòng)提供了最好的方案，拓寬了探究問(wèn)題的思路，縮短了探究問(wèn)題的時(shí)間，開(kāi)闊了學(xué)生學(xué)習(xí)視野，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的養(yǎng)成起著積極作用。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)合第八章碘酒遇到淀粉會(huì)變藍(lán)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)二氧化硫的性質(zhì)的探究做出創(chuàng)新，所用藥品均是上海教育出版社九年級(jí)化學(xué)教材中常見(jiàn)藥品，體現(xiàn)出探究性實(shí)驗(yàn)基于教材而又高于教材的理念，使學(xué)生觀(guān)察到明顯現(xiàn)象的同時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和基于數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)探究。

供學(xué)生查閱的資料：

（1）碘單質(zhì)與二氧化硫反應(yīng)后，碘元素變?yōu)?1價(jià)，硫元素變?yōu)?6價(jià)。

（2）相同濃度下，硫酸的酸性比亞硫酸強(qiáng)（電離出的H+更多，表現(xiàn)為電導(dǎo)率示數(shù)增大）。

此實(shí)驗(yàn)可探究的部分：

（1）二氧化硫通入后為什么會(huì)褪色？

（2）褪色后繼續(xù)通人二氧化硫?yàn)槭裁措妼?dǎo)率還會(huì)上升？

（3）加入雙氧水剛開(kāi)始沒(méi)有明顯現(xiàn)象，為什么電導(dǎo)率會(huì)上升？

（4）逐漸變藍(lán)的過(guò)程中發(fā)生什么反應(yīng)？此時(shí)理論上電導(dǎo)率應(yīng)該怎么變化？與實(shí)際結(jié)果是否相符？

通過(guò)以上一系列問(wèn)題探究，鍛煉學(xué)生在新情境下書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式的能力。

四、實(shí)驗(yàn)亮點(diǎn)

（1）趣味性。本實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅能觀(guān)察到硫在氧氣中燃燒產(chǎn)生明亮的藍(lán)紫色火焰，還能觀(guān)察到淀粉一碘混合液體中顏色的不斷變化，引起學(xué)生探究興趣。

（2）綠色化。本實(shí)驗(yàn)裝置密封，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)二氧化硫氣體逸出。

（3）一體化。本實(shí)驗(yàn)將“硫燃燒”“二氧化硫性質(zhì)檢驗(yàn)”和“尾氣處理”裝置整合形成一套完整的實(shí)驗(yàn)裝置。

（4）發(fā)展性。本實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化結(jié)合電導(dǎo)率曲線(xiàn)書(shū)寫(xiě)對(duì)應(yīng)方程式，鞏固已學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行推理的核心素養(yǎng)。此外，裝置采用四頸燒瓶代替三頸燒瓶是因?yàn)樵趯?shí)際清洗儀器過(guò)程中還有刺激性氣味氣體殘留，多留一個(gè)孔可以促進(jìn)學(xué)生思考如何對(duì)裝置內(nèi)余氣進(jìn)行處理，深化學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)和環(huán)保理念。

五、結(jié)語(yǔ)

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論提倡教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要面向全體學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。針對(duì)實(shí)驗(yàn)探究，教師需要培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)推理得出結(jié)論并作出解釋的能力，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成尊重事實(shí)，獨(dú)立思考，敢于質(zhì)疑的品質(zhì)。若將實(shí)驗(yàn)探究?jī)H僅局限于習(xí)題，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)探究的認(rèn)識(shí)不夠。教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知特征的探究情境，設(shè)計(jì)探究任務(wù)，可以使探究過(guò)程出于習(xí)題，又高于習(xí)題，使學(xué)生在課堂上總結(jié)復(fù)習(xí)已學(xué)內(nèi)容，同時(shí)學(xué)習(xí)新的知識(shí)。本實(shí)驗(yàn)從硫燃燒的產(chǎn)物入手進(jìn)行探究，結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生研究未知性質(zhì)的熱情，凸顯了學(xué)科育人價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]楊綿艷.硫在空氣和氧氣中燃燒試驗(yàn)的新探究[J].化學(xué)教育（中英文），2018（13）：59-60

*本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項(xiàng)課題：基于“生活即教育”思想的中學(xué)化學(xué)深度學(xué)習(xí)研究（立項(xiàng)編號(hào)E-c/2020/05）階段性研究成果。

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