SO₂性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

摘 要：為了克服傳統(tǒng)二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)用料多、污染大、操作繁等弊端，在查閱資料的基礎(chǔ)上，遵循可操作原則，對(duì)二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合改進(jìn).該設(shè)計(jì)通過(guò)一次性完成二氧化硫的制備及其漂白性、氧化性、酸性、還原性等性質(zhì)的驗(yàn)證，節(jié)約了課堂時(shí)間，提高了教學(xué)效率，防止環(huán)境污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)理念，為其他實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)提供了思路.

關(guān)鍵詞：二氧化硫;實(shí)驗(yàn)改進(jìn);高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2022）24-0098-03

收稿日期：2022-05-25

作者簡(jiǎn)介：戴躍華（1981.12-），男，江蘇省揚(yáng)中人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究.

1 教材實(shí)驗(yàn)的不足之處

1.1 二氧化硫的制備與儲(chǔ)存

教材實(shí)驗(yàn)采用銅片和濃硫酸加熱制取二氧化硫，濃硫酸操作不安全，不利于進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)所需要的二氧化硫，必須提前制備和保存.由于是多組實(shí)驗(yàn)，制備過(guò)程中試劑用量比較大，且產(chǎn)生的氣體二氧化硫是有毒的，在制備的過(guò)程中需要進(jìn)行尾氣處理，否則多余的氣體會(huì)污染環(huán)境.

1.2 二氧化硫溶水性實(shí)驗(yàn)分析

教科書二氧化硫的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)1】用充有80mL二氧化硫的針筒吸入10mL蒸餾水，用橡皮塞堵住針筒的前端，振蕩，觀察針筒內(nèi)氣體體積的變化，然后用pH試紙測(cè)定二氧化硫水溶液的pH.該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，采用了密閉環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了環(huán)境污染，但該實(shí)驗(yàn)不利于進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備該分組實(shí)驗(yàn)會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，如果僅僅做演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不能親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，只觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性.

1.3 二氧化硫還原性實(shí)驗(yàn)分析

教科書二氧化硫的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)2】向試管中加入5mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加幾滴氯化鋇溶液，觀察現(xiàn)象;再向試管中滴加5mL 3%的過(guò)氧化氫溶液，振蕩，放置片刻后滴加幾滴稀鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.學(xué)生能通過(guò)該實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)到二氧化硫的還原性，但一次實(shí)驗(yàn)只能學(xué)習(xí)二氧化硫的還原性這一個(gè)性質(zhì)，不能將二氧化硫的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)整合從而更全面的認(rèn)識(shí)二氧化硫.

1.4 二氧化硫漂白性實(shí)驗(yàn)分析

教科書二氧化硫的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)3】向試管中加入5mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加幾滴品紅溶液，振蕩，然后加熱試管，觀察加熱前后溶液顏色的變化.通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以形象直觀地學(xué)習(xí)到二氧化硫的漂白性和二氧化硫漂白的可逆性，但此實(shí)驗(yàn)是在敞口的開放性的試管中進(jìn)行，加熱生成的有毒的二氧化硫氣體會(huì)污染環(huán)境.

1.5 性質(zhì)的分析

教材實(shí)驗(yàn)主要是從二氧化硫的溶解性、溶液的酸性、漂白性和還原性等幾個(gè)角度加以驗(yàn)證，而對(duì)氧化性和酸性氧化物性質(zhì)的證明并沒有涉及到.

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

針對(duì)教材演示實(shí)驗(yàn)的分析，筆者查閱了大量文獻(xiàn)，在總結(jié)其他實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用生活中常見的物品，如洗手液瓶、眼藥水瓶、淀粉空殼膠囊等將二氧化硫的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合，可以用較少量的試劑，花相對(duì)較少的精力和時(shí)間進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)觀察分析二氧化硫的酸性、氧化性、還原性和漂白性等性質(zhì).實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，采用實(shí)驗(yàn)室常見的滴瓶、生活中常見的廢棄眼藥水瓶和廢棄洗手液瓶相結(jié)合，完成二氧化硫的制取;采用淀粉空殼膠囊作為盛放驗(yàn)證二氧化硫性質(zhì)所需溶液的容器;采用溫水加熱滴瓶，能夠產(chǎn)生比較明顯的現(xiàn)象，來(lái)驗(yàn)證二氧化硫水溶液漂白性的不穩(wěn)定性和可逆性;采用廢棄洗手液瓶和事先在滴瓶底部添加的氫氧化鈉溶液作為二氧化硫的尾氣處理裝置.

3 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所需儀器為：滴瓶1個(gè)、滴管1個(gè)、淀粉空殼膠囊5個(gè)、廢棄洗手液壺2個(gè)、廢棄眼藥水的瓶1個(gè)、橡膠導(dǎo)管1節(jié)、塑料吸管、燒杯.

3.2 實(shí)驗(yàn)所需藥品

濃硫酸（70%）、亞硫酸鈉固體（1g）、紫色石蕊試液、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、稀鹽酸、熱水.

4 實(shí)驗(yàn)操作步驟

（1）如圖1所示，連接好儀器，并檢查裝置氣

密性.

（2）分別將5個(gè)淀粉空殼膠囊用雙面膠黏在滴瓶的四周（如圖2所示）.將裝好亞硫酸固體（約0.5g）的廢棄眼藥水瓶用雙面膠固定滴瓶底部.往滴瓶底部加入1mL氫氧化鈉溶液，并滴入2-3滴氯化鋇溶液.

（3）用塑料吸管分別吸取1-2滴品紅溶液、紫色石蕊試液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氯化鋇溶液加入淀粉空殼膠囊（加入2-3滴雙氧水）.

（4）在滴管周圍涂上凡士林，并放在滴瓶中，壓緊;然后在滴管和滴瓶的銜接處，滴上少許氫氧化鈉溶液.

（5）將事先裝入的濃硫酸壓入滴管中，隨即夾緊止水夾，觀察現(xiàn)象.待反應(yīng)結(jié)束后，將滴瓶放入燒杯中，加入熱水加熱片刻.

（6）后續(xù)處理：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將氫氧化鈉溶液壓入滴瓶中，待充分反應(yīng)后，取出眼藥水瓶，洗凈.

5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論

（1）品紅溶液褪色，說(shuō)明二氧化硫有漂白性;加入熱水片刻后，紅色恢復(fù)，說(shuō)明二氧化硫水溶液漂白性是不穩(wěn)定的并且是可逆的.

（2）紫色石蕊試液變紅但不褪色，說(shuō)明二氧化硫水溶液顯酸性;另一方面也說(shuō)明二氧化硫不能漂白指示劑.

SO2+H2OH2SO3H++HSO3-

（3）高錳酸鉀褪色，說(shuō)明二氧化硫有還原性.

2MnO-4+5SO2+2H2O2Mn2++5SO2-4+4H+

（4）硫化鈉溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀，說(shuō)明二氧化硫有氧化性.

3SO2+2S2-（多）3S↓+2SO2-3

（5）加入雙氧水的氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀，待反應(yīng)結(jié)束后，加入稀鹽酸，沉淀不消失，說(shuō)明二氧化硫有還原性.

SO2+H2O2H++SO2-4

SO2-4+Ba2+BaSO4↓

（6）反應(yīng)一開始，滴瓶底部就出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明二氧化硫是酸性氧化物，在堿性條件下生成亞硫酸鋇;待反應(yīng)結(jié)束后，滴入稀鹽酸，沉淀不完全溶解，說(shuō)明亞硫酸鋇被氧化成硫酸鋇，+4價(jià)硫的還原性較強(qiáng).

SO2+2OH-SO2-3+H2O

SO2-3+Ba2+BaSO3↓

6 注意事項(xiàng)

（1）滴瓶底部加入的氫氧化鈉溶液不宜太多，否則會(huì)影響到品紅溶液的褪色效果.

（2）加入濃硫酸速率不能太快，防止亞硫酸鈉固體濺出，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

（3）品紅溶液濃度不宜太大，否則會(huì)影響褪色效果.

（4）硫化鈉溶液一定要現(xiàn)配先用，否則影響淡黃色沉淀的觀察.

7 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新之處及優(yōu)點(diǎn)

7.1 方便簡(jiǎn)潔性，操作簡(jiǎn)單，安全性高

二氧化硫的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中采用濃硫酸（70%）和亞硫酸鈉固體制取二氧化硫，不用加熱，學(xué)生只需要將事先裝入的濃硫酸壓入滴管中即可開始實(shí)驗(yàn)，將滴管與廢棄的洗手液瓶連接在一起，吸取濃硫酸極為方便，操作更簡(jiǎn)單，學(xué)生不用直接接觸到濃硫酸，更有利于分組實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行.

7.2 以小見大

用一個(gè)“小小的”實(shí)驗(yàn)室隨處可見的滴瓶和廢棄的眼藥水瓶作為制取和檢驗(yàn)儀器替代多個(gè)玻璃儀器的“串聯(lián)”結(jié)構(gòu)，不僅簡(jiǎn)化的實(shí)驗(yàn)裝置，而且可操作性很強(qiáng).利用生活中常見的廢棄不用的洗手液瓶、眼藥水瓶、淀粉空殼膠囊等物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，而且很好的體現(xiàn)了化學(xué)來(lái)源于生活的意識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生回收再利用的環(huán)保理念.

7.3 節(jié)約藥品

用淀粉空殼膠囊替代試管.

由于淀粉空殼膠囊體積小，所需試劑量少，1-2滴即可，反應(yīng)現(xiàn)象反而更加明顯.節(jié)約試劑的同時(shí)很好的體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微量型，有利于學(xué)生將實(shí)驗(yàn)向少量但現(xiàn)象明顯的方向改進(jìn).

7.4 環(huán)保性

空殼膠囊的主要成分是淀粉，過(guò)一段時(shí)間之后，淀粉遇到水溶液就會(huì)自然溶解，不需要過(guò)多的后續(xù)的處理，很環(huán)保;該實(shí)驗(yàn)在滴瓶中進(jìn)行，生成二氧化硫驗(yàn)證其性質(zhì)的過(guò)程中不會(huì)造成環(huán)境污染，且在滴瓶底部加入的氫氧化鈉溶液不僅可以進(jìn)行尾氣處理還能很好的驗(yàn)證二氧化硫是酸性氧化物這一性質(zhì).

7.5 一體性

該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)讓制取到的二氧化硫同時(shí)和紫色石蕊試液、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液反應(yīng)，從多角度認(rèn)識(shí)到二氧化硫的性質(zhì)，與教科書上的實(shí)驗(yàn)相比，能更直觀全面地學(xué)習(xí)到二氧化硫的酸性氧化物的性質(zhì)和氧化性.

7.6 普適性

該裝置稍加改進(jìn)便可用于氯氣等其他氣體的制取和性質(zhì)的檢驗(yàn).例如把亞硫酸鈉固體、70%的濃硫酸分別改成高錳酸鉀固體、濃鹽酸，可驗(yàn)證氯氣的強(qiáng)氧化性和水溶液的漂白性，且漂白性不可逆.

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐曉峰.二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)教學(xué)，2008（5）：13.

[2] 李猛，王世存，王后雄.二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的一體化設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2015（12）：59～61.

[3] 譚大鵬.“二氧化硫的性質(zhì)和作用”演示實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（9）：45-47.

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]