硫在氧氣中燃燒實驗的新設(shè)計

周國香

江蘇省南通市海門區(qū)包場初級中學(xué)(226151)

1 問題的提出

“硫在氧氣中燃燒”實驗是人教版九年級化學(xué)教材中的一個經(jīng)典實驗,該實驗的現(xiàn)象是:發(fā)出藍紫色火焰反應(yīng),放熱,生成一種有刺激性氣味的氣體。該實驗現(xiàn)象非常明顯,操作也很簡便,能培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力,增強學(xué)生的感性認識。但由于該實驗是將硫先放在空氣中引燃,再將其放入盛滿氧氣的集氣瓶中進行實驗,因此,實驗中產(chǎn)生的有毒氣體SO2會逸散在空氣中,而且硫在集氣瓶中與氧氣反應(yīng)生成的SO2也會從瓶口和玻璃片的縫隙中外逸,污染環(huán)境,影響師生健康,沒有起到培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識的作用。此外,實驗前就要將所需氧氣制備好,需要一套制取氧氣裝置,但操作復(fù)雜,耗時又費力,影響教學(xué)效率。

2 設(shè)計思想

針對教材實驗存在的缺陷,筆者把實驗改進的重點放在解決制取氧氣和處理污染物SO2。選擇吸濾瓶為反應(yīng)的發(fā)生裝置;用加熱過的電烙鐵點燃硫粉、小氣球調(diào)節(jié)吸濾瓶內(nèi)的壓強,新設(shè)計的實驗方案把制取氧氣、引燃硫、硫燃燒和處理二氧化硫等實驗放在同一密閉裝置中進行,簡化了實驗過程,避免污染物二氧化硫帶來的環(huán)境污染問題。

3 實驗用品

5 %的燒堿溶液、凡士林、白色細河沙、硫粉、二氧化錳、過氧化氫、防水絕緣布、1根蠟燭、1塊玻璃片、1把錐子、1把圓木銼、1套打孔器、1根松木條、1盒火柴、1盞酒精燈、若干細線、1個小氣球、1把藥匙、1個接線板、1個14號的橡皮塞、1個燃燒匙、1把35 W的電烙鐵、1個2 500 mL的吸濾瓶、1個50 mL的量筒、天平等。

4 加工儀器

4.1 加工電烙鐵

用石蠟把電烙鐵柄端的接線孔密封住,電烙鐵柄端用防水絕緣布緊密纏繞,防止漏氣,如圖1所示。

圖1 加工電烙鐵

4.2 加工橡皮塞

如圖2所示,用打孔器和圓木銼在1個大橡皮塞的中央打一個上小、下大的圓形透孔(上孔直徑1.2 cm,下孔直徑2.2 cm),孔徑大小與電烙鐵柄相匹配。把電烙鐵的插頭取下,把電烙鐵裝入橡皮塞的透明孔內(nèi),裝好插頭。用錐子在透明孔的一側(cè)扎一個透眼,裝入燃燒匙。上下調(diào)整燃燒匙的高度,使放在燃燒匙中的硫粉剛好與電烙鐵的加熱頭接觸,如圖3所示。用凡士林涂在燃燒匙柄上,以減小上下推拉時的摩擦力。

圖2 帶孔橡皮塞

圖3 組裝好的橡皮塞

4.3 加工吸濾瓶

把5 %的燒堿溶液注入氣球內(nèi),用細線把氣球系在吸濾瓶的支管口上,如圖4所示。

圖4 加工后的吸濾瓶

5 實驗裝置

將以上儀器進行組裝,新設(shè)計的實驗裝置如圖5所示。

圖5 新設(shè)計的實驗裝置圖

6 實驗過程

(1)用量筒取30 mL蒸餾水,用天平稱取5 g二氧化錳,倒入吸濾瓶內(nèi),迅速產(chǎn)生氧氣,待生成的氧氣排盡吸濾瓶內(nèi)的空氣(用向上排空氣法收集氧氣,因為氧氣密度大于空氣),收集滿一瓶氧氣(用帶火星的木條放在集氣瓶口,復(fù)燃),用毛玻璃片蓋好集氣瓶口,把集氣瓶正放在實驗桌上。

(2)向燃燒匙內(nèi)用藥匙裝入一半細河沙,再填滿硫粉。

(3)把吸濾瓶上的玻璃片取下,把裝有電烙鐵、燃燒匙的橡皮塞塞緊在吸濾瓶的瓶口端,通過推拉燃燒匙的金屬柄調(diào)節(jié)燃燒匙的高度,讓電烙鐵的下端剛好入燃燒匙里的硫粉。

(4)打開電源,2 min后發(fā)現(xiàn)燃燒匙里的硫粉先熔化,后燃燒起來。關(guān)閉電源,硫粉繼續(xù)燃燒,發(fā)出藍紫色火焰,產(chǎn)生的氣體被吸濾瓶里的水和氣球里的5%的燒堿溶液吸收(H2O+SO2=H2SO3,2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O)。把燃燒匙的金屬柄往下推,讓正在燃燒的硫粉與電烙鐵的下端分離,防止電烙鐵頭上的銅與硫粉反應(yīng)生成Cu2S,讓學(xué)生更好地觀察實驗現(xiàn)象。

(5)等吸濾瓶中的SO2被完全吸收后,把吸濾瓶底的液體(亞硫酸溶液)和氣球中的液體(Na2SO3溶液)倒入指定容器內(nèi),防止污染環(huán)境。

7 實驗優(yōu)點

新設(shè)計的實驗裝置體現(xiàn)了綠色環(huán)保、現(xiàn)象明顯、操作簡便、易于組裝、構(gòu)思新穎等現(xiàn)代實驗設(shè)計理念。應(yīng)用于課堂教學(xué),可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和環(huán)保意識,提高教學(xué)效果。

8 幾點說明

(1)把細河沙加入燃燒匙內(nèi)起到節(jié)約試劑、便于學(xué)生觀察、防止燃燒匙被腐蝕的作用。

(2)套在吸濾瓶支管口的氣球有2個作用:①調(diào)節(jié)吸濾瓶內(nèi)壓強,防止硫燃燒產(chǎn)生的熱量使瓶內(nèi)壓強突然變大而引起橡皮塞彈出或吸濾瓶炸裂,導(dǎo)致實驗失敗;②氣球里的燒堿溶液可以吸收二氧化硫。

(3)實驗中選用的吸濾瓶為大號吸濾瓶,若學(xué)?；瘜W(xué)實驗室沒有,可以在淘寶網(wǎng)上購買。

(4)實驗結(jié)束后,裝置無需拆卸,可以作為一個整體放在實驗室里備用。