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文檔簡介

二氧化硫微型實驗設(shè)計

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)實驗藥品浪費,耗時長,污染大,操作繁瑣,難以組織學(xué)生實驗等不足之處,筆者對該實驗作了改進設(shè)計,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,結(jié)果表明,實驗現(xiàn)象和效果俱佳,同時能有效開展學(xué)生分組實驗。

關(guān)鍵詞:二氧化硫的性質(zhì);全封閉微型裝置;實驗改進

1問題提出

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

其一,書本中實驗都是將二氧化硫溶于水配成溶液檢驗二氧化硫的相關(guān)性質(zhì),如果作為課堂演示實驗,一般該溶液是事先配制好,有可能不能達到預(yù)期效果。

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

其三,教材中的實驗每次只能檢驗一個二氧化硫的性質(zhì),過程繁瑣,浪費時間,耗時長,且沒有二氧化硫能使酸性高錳酸鉀褪色的實驗,不利于節(jié)約課堂時間和提高課堂效率。

針對以上不足之處,筆者設(shè)計了能一次性檢驗二氧化硫酸性、還原性、漂白性的一套微型改進裝置,恰好彌補了現(xiàn)行教材中的實驗局限性,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,對促進教師教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生素養(yǎng)有著積極的作用。

2實驗原理

2.1二氧化硫的制取

實驗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

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)定的無色物質(zhì),加熱無色物質(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實驗儀器及用品

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實驗整體裝置圖(如圖1)

圖1

5儀器介紹以及實驗方法

5.1二氧化硫的制取

圖2

圖2是制取二氧化硫的簡易裝置,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,以免使反應(yīng)物進入導(dǎo)管中;與右邊連接部分不能太長,以免增加裝置中二氧化硫的剩余量。制取時只需將針筒中的濃硫酸緩緩擠入青霉素藥瓶即可,待預(yù)期實驗現(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

圖3

圖3是檢驗二氧化硫性質(zhì)的裝置,這個是藥用玻璃管,下面的小凹槽需要加工。堵住一端,對需要形成小凹槽的部位用酒精噴燈加熱,有軟化跡象時,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,用細長的膠頭滴管小心向各個凹槽中滴加相關(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,待左右兩個藥用試劑瓶均沒有氣泡冒出時,用酒精燈對凹槽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)致實驗失敗這種情況的發(fā)生。實驗結(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實驗改進后的優(yōu)點

6.1裝置微型

該套微型裝置只有三個簡單的部分構(gòu)成,節(jié)省實驗藥品,安全性強,操作簡單,現(xiàn)象明顯,能提高實驗教學(xué)效率,也可以開展學(xué)生分組實驗,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,通過控制濃硫酸進入青霉素藥瓶的量,可以控制產(chǎn)生的二氧化硫的量以能夠達到預(yù)期實驗效果即可停止注入,通過控制濃硫酸進入青霉素藥瓶的速率來達到控制二氧化硫的生成速率,同時避免液體因快速反應(yīng)而進入導(dǎo)管致使實驗失敗。

6.3裝置整體性強

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

6.4避免污染

該套微型裝置利用二氧化硫氣體直接進行實驗,避免了現(xiàn)行教材中將二氧化硫溶于水再進行相關(guān)性質(zhì)的檢驗所帶來的污染,同時在最后實驗現(xiàn)象觀察完成后,通過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,再拆除實驗裝置,充分體現(xiàn)了實驗的綠色環(huán)保化原則,潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識

6.5裝置適用性強

該套微型裝置還可以用來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

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