二氧化硫的性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

龍見(jiàn)濤

【摘要】 二氧化硫是高中元素及其化合物部分的一種重要的化合物，其典型性質(zhì)在各類試題中廣泛涉及，成為各類考題的知識(shí)載體。在現(xiàn)行人教版教材中關(guān)于二氧化硫的性質(zhì)的演示實(shí)驗(yàn)是直接在試管中進(jìn)行，且不能完全反映出二氧化硫的性質(zhì)，同時(shí)，二氧化硫又是一種典型的有毒大氣污染物，危害人體的健康，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中污染較大，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，不利于學(xué)生的觀察。為此，筆者在本文中對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】 二氧化硫 演示實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】 G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2015）03-075-02

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1.教材實(shí)驗(yàn)中的不足

教材中實(shí)驗(yàn)對(duì)二氧化硫漂白性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)一直采用以下操作：將二氧化硫水溶液通入裝有品紅溶液的試管中，品紅溶液的紅色褪去（圖1），再加熱試管，紅色又恢復(fù)（圖2）。由此教材得出結(jié)論：用二氧化硫漂白過(guò)的有色物質(zhì)，在一定的條件下還可以恢復(fù)原來(lái)的顏色，這是因?yàn)槎趸蚝湍承┪镔|(zhì)化合生成的無(wú)色物質(zhì)不穩(wěn)定，容易分解而恢復(fù)原來(lái)的顏色。

此實(shí)驗(yàn)存在三點(diǎn)不足：

（1）本實(shí)驗(yàn)中使用的二氧化硫水溶液，是由前面一個(gè)驗(yàn)證二氧化硫能溶于水的實(shí)驗(yàn)而制得，其濃度很低，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯；

（2）由于實(shí)驗(yàn)中使用的是二氧化硫水溶液來(lái)進(jìn)行漂白實(shí)驗(yàn)，在前面學(xué)習(xí)、探究了氯氣的漂白性后，學(xué)生容易產(chǎn)生疑問(wèn)：究竟是二氧化硫氣體還是二氧化硫水溶液使得品紅溶液的紅色褪去；

（3）實(shí)驗(yàn)采用試管來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在驗(yàn)證二氧化硫漂白性不穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)中，試管加熱分解出的SO2不經(jīng)處理，直接排放入空氣中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

同時(shí)現(xiàn)行高中化學(xué)教材只講解了二氧化硫易溶于水、能被氧氣氧化兩個(gè)性質(zhì)，不能全面地反映出二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)，且實(shí)驗(yàn)比較單一，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，也沒(méi)有體現(xiàn)SO2氣體對(duì)環(huán)境影響。在二氧化硫的氧化性、還原性、水溶液的酸性等沒(méi)有明確的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。

在教學(xué)中部分老師考慮到這一問(wèn)題，但往往只是把實(shí)驗(yàn)添加進(jìn)去了而沒(méi)有考慮環(huán)保，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等問(wèn)題。例如：有老師在做二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色時(shí)，事先在實(shí)驗(yàn)室用塑料瓶收集滿二氧化硫后，在教室用注射器取少量氣體，通入溶液中，觀察酸性高錳酸鉀溶液是否褪色。在此考慮到了環(huán)保的問(wèn)題，但取出的少量氣體是否能是溶液褪色？如果量取的不夠會(huì)使學(xué)生得出相反的結(jié)論。

同時(shí)有人將二氧化硫的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，只需用注射器和試紙即可完成，如左圖所示：

該實(shí)驗(yàn)裝置用生活中常見(jiàn)的注射器來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接近生活，且該實(shí)驗(yàn)理念也是集二氧化硫的幾個(gè)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)微型實(shí)驗(yàn)。但該實(shí)驗(yàn)作為分組實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生來(lái)做是可行，如果作為演示實(shí)驗(yàn)則很難讓學(xué)生看得清楚。

為了更好地通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)二氧化硫的氧化性，有對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)的，實(shí)驗(yàn)裝置圖如下：

在該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)二氧化硫制取及硫化氫氣體制取的合一，實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硫酸性、氧化性、還原性的驗(yàn)證，通過(guò)二氧化硫與硫化氫的反應(yīng)，驗(yàn)證二氧化硫的氧化性。該改進(jìn)方法在分組實(shí)驗(yàn)中可行，但在演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不太好觀察，SO2的漂白是可逆的不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)。為此，做了如下改進(jìn)：

2.裝置改進(jìn)

根據(jù)新課改的目標(biāo)要求，在學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。以創(chuàng)設(shè)綠色微型化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念出發(fā)，現(xiàn)對(duì)SO2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行了改進(jìn)。二氧化硫的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)涉及二氧化硫的制取和幾個(gè)獨(dú)立的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)把幾個(gè)性質(zhì)小實(shí)驗(yàn)組合在一起并在一個(gè)密閉空間里進(jìn)行（圖3），避免了當(dāng)堂制取氣體的麻煩又節(jié)約了時(shí)間而且避免了造成空氣污染，是一個(gè)節(jié)約、環(huán)保、微量、簡(jiǎn)便易行的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。同時(shí)可以通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問(wèn)題的能力。

3.實(shí)驗(yàn)原理

二氧化硫的性質(zhì)是高中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，它包括二氧化硫的“酸性”、漂白性、還原性與氧化性。

（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化硫：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O。

（2）二氧化硫具有漂白性，能與品紅溶液中有色物質(zhì)結(jié)合生成無(wú)色不穩(wěn)定的物質(zhì)，因此，加熱后，二氧化硫重新逸出，無(wú)色溶液重新變?yōu)榧t色。

（3）二氧化硫具有還原性

2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

（4）二氧化硫具有氧化性

Na2S+SO2+H2O=H2S+Na2SO32H2S+SO2=3S+2H2O

4.實(shí)驗(yàn)藥品與儀器：

藥品：濃硫酸、亞硫酸鈉固體、高錳酸鉀溶液、品紅溶液、NaOH溶液硫化鈉溶液

儀器：鐵架臺(tái)帶膠塞的試管酒精燈具支試管導(dǎo)管橡膠管

5.實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）連接好裝置，并檢查裝置的氣密性。

（2）分別在B、C、D、E試管中裝入品紅溶液、高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氫氧化鈉溶液待用。

（3）向試管A中加入一定量的亞硫酸鈉固體，同時(shí)加入一定量的濃硫酸迅速塞緊活塞，觀察B、C、D中的顏色變化。

（4）當(dāng)B中品紅溶液褪色時(shí)，用酒精燈加熱試管B，觀察顏色變化。

6.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論

（1）試管A中發(fā)生反應(yīng)后，試管B褪色，試管C褪色，試管D出現(xiàn)淺黃色沉淀，即可驗(yàn)證了SO2的漂白性、還原性、氧化性。

（2）當(dāng)用酒精燈加熱試管B時(shí)，B試管中品紅的顏色恢復(fù)，則說(shuō)明了品紅的漂白是可逆的，不穩(wěn)定的。

7.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）對(duì)SO2的制備性質(zhì)檢驗(yàn)，在一個(gè)套裝置中完成，現(xiàn)象明顯，在SO2的漂白實(shí)驗(yàn)中直接用酒精燈加熱試管，操作簡(jiǎn)單。適用于課堂教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

（2）對(duì)SO2性質(zhì)進(jìn)行了封閉式實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中SO2氣體對(duì)教室環(huán)境的污染，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)科學(xué)，操作方便，體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的簡(jiǎn)約原則。