二氧化硫微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

二氧化硫微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

何燕君

（咸祥中學(xué)寧波市鄞州區(qū)325141）

摘要：為了克服傳統(tǒng)二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)藥品浪費(fèi)，耗時(shí)長(zhǎng)，污染大，操作繁瑣，難以組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)等不足之處，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)作了改進(jìn)設(shè)計(jì)，利用青霉素藥瓶，一次性針筒，導(dǎo)管，藥用玻璃管等儀器，設(shè)計(jì)了在全封閉微型裝置中，完成二氧化硫的還原性，酸性，漂白性的檢驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和效果俱佳，同時(shí)能有效開(kāi)展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：二氧化硫的性質(zhì)；全封閉微型裝置；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1問(wèn)題提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》實(shí)施建議指出：要鼓勵(lì)教師和實(shí)驗(yàn)管理人員開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器，研究低成本、少污染的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生和教師充分利用生活中的常見(jiàn)用品和廢棄物，設(shè)計(jì)富有特色的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)[1]?，F(xiàn)行蘇教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)﹒化學(xué)1（必修）[2]專題四第一單元中二氧化硫的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)傳統(tǒng)的的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，盡管實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，但卻存在諸多不盡如人意的地方。

其一，書(shū)本中實(shí)驗(yàn)都是將二氧化硫溶于水配成溶液檢驗(yàn)二氧化硫的相關(guān)性質(zhì)，如果作為課堂演示實(shí)驗(yàn)，一般該溶液是事先配制好，有可能不能達(dá)到預(yù)期效果。

其二，制取二氧化硫水溶液時(shí)，由于二氧化硫溶解度不大，導(dǎo)致配制時(shí)逸散比較嚴(yán)重；而且二氧化硫的漂白性是在一個(gè)敞開(kāi)的環(huán)境中進(jìn)行，以上兩點(diǎn)均不符合綠色化學(xué)觀念。

其三，教材中的實(shí)驗(yàn)每次只能檢驗(yàn)一個(gè)二氧化硫的性質(zhì)，過(guò)程繁瑣，浪費(fèi)時(shí)間，耗時(shí)長(zhǎng)，且沒(méi)有二氧化硫能使酸性高錳酸鉀褪色的實(shí)驗(yàn)，不利于節(jié)約課堂時(shí)間和提高課堂效率。

針對(duì)以上不足之處，筆者設(shè)計(jì)了能一次性檢驗(yàn)二氧化硫酸性、還原性、漂白性的一套微型改進(jìn)裝置，恰好彌補(bǔ)了現(xiàn)行教材中的實(shí)驗(yàn)局限性，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)促進(jìn)教師教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生素養(yǎng)有著積極的作用。

2實(shí)驗(yàn)原理

2.1二氧化硫的制取

實(shí)驗(yàn)室制備二氧化硫的原理：Na2SO3+H2SO4（濃）=Na2SO4+SO2↑+H2O

2.2二氧化硫性質(zhì)的檢驗(yàn)

2.2.1二氧化硫的還原性

BaCl2+H2O2+SO2=BaSO4↓+2HCl

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

2.2.2二氧化硫溶于水后顯酸性

SO2+H2O=H2SO3H++HSO3-

2.2.3二氧化硫和品紅能生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，加熱無(wú)色物質(zhì)分解又恢復(fù)原色。

2.2.4二氧化硫的尾氣吸收

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O

3實(shí)驗(yàn)儀器及用品

儀器：青霉素藥瓶，一次性針筒，玻璃導(dǎo)管，藥用玻璃管，膠頭滴管，乳膠管，滴瓶玻璃部分，酒精燈，酒精噴燈。

藥品：亞硫酸鈉粉末，濃硫酸，氯化鋇溶液，雙氧水，紫色石蕊試劑，酸性高錳酸鉀溶液，品紅溶液，較濃氫氧化鈉溶液。

4實(shí)驗(yàn)整體裝置圖（如圖1）

圖1

5儀器介紹以及實(shí)驗(yàn)方法

5.1二氧化硫的制取

圖2

圖2是制取二氧化硫的簡(jiǎn)易裝置，針筒中是濃硫酸，青霉素藥瓶中是亞硫酸鈉粉末，右邊的直角玻璃導(dǎo)管很關(guān)鍵，不能深入青霉素藥瓶太長(zhǎng)，以免使反應(yīng)物進(jìn)入導(dǎo)管中；與右邊連接部分不能太長(zhǎng)，以免增加裝置中二氧化硫的剩余量。制取時(shí)只需將針筒中的濃硫酸緩緩擠入青霉素藥瓶即可，待預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)即可停止注入濃硫酸。

5.2二氧化硫性質(zhì)的檢驗(yàn)

圖3

圖3是檢驗(yàn)二氧化硫性質(zhì)的裝置，這個(gè)是藥用玻璃管，下面的小凹槽需要加工。堵住一端，對(duì)需要形成小凹槽的部位用酒精噴燈加熱，有軟化跡象時(shí)，向醫(yī)用玻璃管中吹氣，吹氣速度以小凹槽慢慢形成為佳，避免吹氣速度過(guò)快而破裂，右邊是一小截干燥的乳膠管。小凹槽從左到右藥品依次為凹槽1：BaCl2溶液+雙氧水，凹槽2：紫色石蕊試液，凹槽3：酸性高錳酸鉀溶液，凹槽4：品紅溶液，用細(xì)長(zhǎng)的膠頭滴管小心向各個(gè)凹槽中滴加相關(guān)溶液。待足量二氧化硫流經(jīng)此藥用玻璃管后，可以觀察到凹槽1有溶液變渾濁，凹槽2紫色石蕊試液變紅，凹槽3酸性高錳酸鉀褪色，凹槽4品紅褪色，待左右兩個(gè)藥用試劑瓶均沒(méi)有氣泡冒出時(shí)，用酒精燈對(duì)凹槽4加熱，可以觀察到已經(jīng)褪色的品紅溶液又重新恢復(fù)原先顏色。

5.3二氧化硫尾氣吸收

圖4

圖4是尾氣吸收裝置，青霉素藥瓶中放的是較濃的氫氧化鈉溶液，乳膠管連接的是滴瓶玻璃部分，由于中間體積較大，可以很好地避免濃氫氧化鈉溶液倒吸到醫(yī)用玻璃管中導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗這種情況的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用針筒推入空氣使裝置中的二氧化硫全部被濃氫氧化鈉吸收，然后再拆除裝置。

6實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

6.1裝置微型

該套微型裝置只有三個(gè)簡(jiǎn)單的部分構(gòu)成，節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品，安全性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，也可以開(kāi)展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

6.2構(gòu)思巧妙

該套微型裝置利用注射器添加濃硫酸，通過(guò)控制濃硫酸進(jìn)入青霉素藥瓶的量，可以控制產(chǎn)生的二氧化硫的量以能夠達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果即可停止注入，通過(guò)控制濃硫酸進(jìn)入青霉素藥瓶的速率來(lái)達(dá)到控制二氧化硫的生成速率，同時(shí)避免液體因快速反應(yīng)而進(jìn)入導(dǎo)管致使實(shí)驗(yàn)失敗。

6.3裝置整體性強(qiáng)

該套微型裝置將二氧化硫的制取，二氧化硫性質(zhì)的檢驗(yàn)以及二氧化硫的尾氣吸收于一套實(shí)驗(yàn)裝置中完成，一氣呵成，成功解決了原實(shí)驗(yàn)方法的繁瑣問(wèn)題，耗時(shí)短，效果明顯，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新理念，同時(shí)也為開(kāi)展學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)提供可能。

6.4避免污染

該套微型裝置利用二氧化硫氣體直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了現(xiàn)行教材中將二氧化硫溶于水再進(jìn)行相關(guān)性質(zhì)的檢驗(yàn)所帶來(lái)的污染，同時(shí)在最后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察完成后，通過(guò)利用針筒向裝置中鼓入空氣，在裝置中不殘留二氧化硫氣體后，再拆除實(shí)驗(yàn)裝置，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色環(huán)?；瓌t，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

6.5裝置適用性強(qiáng)

該套微型裝置還可以用來(lái)制取一些液液或者固液不加熱反應(yīng)就能產(chǎn)生的氣體，以及