快速環(huán)保的二氧化硫氧化性、還原性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

徐萃

二氧化硫是高中化學(xué)必修Ⅰ元素化合物部分的重要物質(zhì)，它的性質(zhì)非常重要，而在現(xiàn)行教材中二氧化硫的制備沒有涉及，二氧化硫的實(shí)驗(yàn)因考慮到其毒性都改用亞硫酸來代替，至于硫化氫的毒性更大以至許多老師是通過“口頭實(shí)驗(yàn)”、“黑板實(shí)驗(yàn)”和“電腦模擬實(shí)驗(yàn)”來代替“動手實(shí)驗(yàn)”.也有很多化學(xué)教師同仁對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，但從使用的情況來看，仍有美中不足，如有的是需要另外制備二氧化硫、硫化氫（有污染），還有的改進(jìn)的裝置比較繁瑣、操作不便、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠明顯等問題.鑒于以上現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)中所存在的不足，筆者對二氧化硫的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果明顯、設(shè)備簡單、操作安全，比較適合教師在探討二氧化硫制備、性質(zhì)時(shí)的演示實(shí)驗(yàn).

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過實(shí)驗(yàn)探究使學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

2.通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生認(rèn)識到二氧化硫具有較強(qiáng)的還原性同時(shí)也有較弱的氧化性

3.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和環(huán)保意識.

二、實(shí)驗(yàn)過程

1.實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

（1）大試卷1個、小試管（用噴燈吹個小孔）1個、具支試管一個、滴管三個，止水夾1個、鐵架臺2個（帶鐵夾）.

（2）亞硫酸鈉固體（或亞硫酸氫鈉）、70℅濃硫酸、稀鹽酸、自制的硫化亞鐵、氯化鋇溶液、浸過氫氧化鈉的棉花球、高錳酸鉀溶液.

2.實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖1：小試管（用噴燈吹個小孔）

圖2：本實(shí)驗(yàn)裝置圖

裝置中所放的藥品：

大試管：亞硫酸鈉，小試管：硫化亞鐵，具支試管：酸性高錳酸鉀

滴管A：濃硫酸，滴管B：稀鹽酸，滴管C：氯化鋇溶液，具支試管口處：浸有氫氧化鈉的棉花球.

3.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將裝置按上圖連接好，并檢查裝置的氣密性，

（2）將大試管中裝上亞硫酸鈉，小試管中裝上硫化亞鐵，滴管B中裝上稀鹽酸，將小試管放入大試管中，滴管A中加入濃硫酸，后將大試管放到鐵架臺上.具支試管中加入高錳酸鉀溶液，導(dǎo)管通到液面下.將浸有氫氧化鈉的棉花球放在具支試管的支管口，滴管C中加入氯化鋇溶液，后將具支試管放到另一個鐵架臺上.兩者間用有止水夾的橡皮管進(jìn)行連接.

（2）打開止水夾，擠壓滴管A，讓濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)，讓二氧化硫通入高錳酸鉀溶液，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

（3）觀察到具支試管中的明顯現(xiàn)象后，擠壓滴管C，再觀察具支試管中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

（4）關(guān)閉止水夾，擠壓滴管B，觀察試管內(nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）具支試管中的高錳酸鉀溶液褪色，滴加硫化鋇后有白色沉淀產(chǎn)生.

（2）在試管壁上附著淡黃色固體

5.實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理及結(jié)果分析

原理：

二氧化硫制備：Na2SO3+H2SO4（濃）

Na2SO4+H2O+SO2↑

硫化氫制備：FeS+2HClFeCl2+H2S↑

二氧化硫的還原性：2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4

（或：SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4;SO2+2FeCl3+2H2O2FeCl2+H2SO4+2HCl）

硫酸根離子的檢驗(yàn)：SO2-4+Ba2+BaSO4↓

二氧化硫的氧化性：2H2S+SO23S↓+2H2O

二氧化硫尾氣處理：SO2+2NaOHNa2SO3+H2O

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：

（1）高錳酸鉀褪色，說明二氧化硫被氧化，二氧化硫具有還原性.加入硫化鋇后有白色沉淀產(chǎn)生，證明二氧化硫被高錳酸鉀氧化為正六價(jià)的硫酸根離子.

（2）試管壁上附著淡黃色固體，說明二氧化硫和硫化氫反應(yīng)生成硫單質(zhì)從而證明二氧化硫具有氧化性.

三、實(shí)驗(yàn)小結(jié)

1.本實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

（1）浸有氫氧化鈉的棉花球放在具支試管的支口處，防止少量的二氧化硫溢出造成污染.

（2）注意滴管C要比較長，其滴管的頭要伸到浸有氫氧化鈉的棉花球下面，否則硫化鋇溶液不能滴入下面的溶液中.

（3）本實(shí)驗(yàn)結(jié)束后生成的硫酸鈉應(yīng)立刻清洗，以免生成十水合硫酸鈉使得大試管破裂.

2.本實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)說明

（1）本實(shí)驗(yàn)中的硫化亞鐵可自制，效果更明顯.方法是用鐵粉和硫粉按質(zhì)量比56比32的比例混合（硫粉也可略過量）放在一個破試管中（下面不能破）用試管夾夾住放在酒精燈上加熱一會，待紅熱后移開，反應(yīng)結(jié)束冷卻后取一小塊沾有硫化亞鐵的碎玻璃片.

（2）裝置中的高錳酸鉀也可用溴水、氯水、氯化鐵等溶液代替，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同樣明顯，同樣也可以說明二氧化硫的還原性.

（3）本實(shí)驗(yàn)裝置也可以做二氧化硫一系列的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，可以講到某一性質(zhì)是做一個演示實(shí)驗(yàn)（只需要更換具支試管中的溶液），加深學(xué)生的印象，條理清晰.在設(shè)計(jì)這些實(shí)驗(yàn)時(shí)并沒有把很多實(shí)驗(yàn)串聯(lián)在一起做，主要是因?yàn)檫B在一起有一個顯著地缺點(diǎn)，氣體通過多個試管壓強(qiáng)很大，二氧化硫沒有一定的壓力是辦不到的，所以制備必須要加熱，而且二氧化硫氣體還會逃逸到空氣中.

（4）如需要做一系列的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了需要更換具支試管外還需將滴管A改為針筒，方便濃硫酸的加入.

3.本實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）具有環(huán)保性.

二氧化硫以及硫化氫的制備都在密閉的裝置中，后面少量的尾氣也通過氫氧化鈉處理掉了，拆卸裝置或是更換具支試管時(shí)不會產(chǎn)生污染，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念.

（2）具有快速直觀性.

實(shí)驗(yàn)中涉及到的幾個反應(yīng)的反應(yīng)速度較快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯.且裝置是用鐵架臺搭制，便于學(xué)生集中注意力清楚地觀察到試管中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓學(xué)生對于二氧化硫的氧化性、還原性的了解更加深刻.

（3）具有簡約性.

本裝置中將二氧化硫、硫化氫的制備都放在一個大試管中進(jìn)行大大減少了藥品的用量，儀器的組裝也簡單，減輕了準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的負(fù)擔(dān).

（4）具有可控性.

如要進(jìn)行一系列的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，教師可通過控制針筒中濃硫酸的用量來控制二氧化硫的量，講完二氧化硫一個性質(zhì)后通過更換具支試管中的藥品、繼續(xù)滴加濃硫酸產(chǎn)生二氧化硫進(jìn)行下一個實(shí)驗(yàn)演示.