SO2性质实验的改进论文

　　摘要:为了克服传统二氧化硫性质实验用料多、污染大、操作繁等弊端，在查阅资料的基础上，遵循可操作原则，对二氧化硫性质实验进行了整合改进.该设计通过一次性完成二氧化硫的制备及其漂白性、氧化性、酸性、还原性等性质的验证，节约了课堂时间，提高了教学效率，防止环境污染，体现了绿色化学理念，为其他实验的改进提供了思路.

 

　　关键词:二氧化硫；实验改进；高中化学

 

 

　　1.1二氧化硫的制备与储存

 

　　教材实验采用铜片和浓硫酸加热制取二氧化硫，浓硫酸操作不安全，不利于进行学生分组实验，二氧化硫性质实验所需要的二氧化硫，必须提前制备和保存.由于是多组实验，制备过程中试剂用量比较大，且产生的气体二氧化硫是有毒的，在制备的过程中需要进行尾气处理，否则多余的气体会污染环境.

 

 

　　1.2二氧化硫溶水性实验分析

 

　　教科书二氧化硫的性质【实验1】用充有80mL二氧化硫的针筒吸入10mL蒸馏水，用橡皮塞堵住针筒的前端，振荡，观察针筒内气体体积的变化，然后用pH试纸测定二氧化硫水溶液的pH.该实验现象明显，采用了密闭环境进行实验，避免了环境污染，但该实验不利于进行学生分组实验，准备该分组实验会耗费大量的时间和精力，如果仅仅做演示实验，学生不能亲自动手做实验，只观察实验现象，不利于培养学生的动手能力和学习化学的积极性.

 

　　1.3二氧化硫还原性实验分析

 

　　教科书二氧化硫的性质【实验2】向试管中加入5 mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加几滴氯化钡溶液，观察现象；再向试管中滴加5 mL 3％的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加几滴稀盐酸，观察实验现象.学生能通过该实验认识到二氧化硫的还原性，但一次实验只能学习二氧化硫的还原性这一个性质，不能将二氧化硫的性质实验整合从而更全面的认识二氧化硫.

 

　　1.4二氧化硫漂白性实验分析

 

　　教科书二氧化硫的性质【实验3】向试管中加入5 mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加几滴品红溶液，振荡，然后加热试管，观察加热前后溶液颜色的变化.通过该实验可以形象直观地学习到二氧化硫的漂白性和二氧化硫漂白的可逆性，但此实验是在敞口的开放性的试管中进行，加热生成的有毒的二氧化硫气体会污染环境.

 

　　1.5性质的分析

 

　　教材实验主要是从二氧化硫的溶解性、溶液的酸性、漂白性和还原性等几个角度加以验证，而对氧化性和酸性氧化物性质的证明并没有涉及到.

 

 

　　针对教材演示实验的分析，笔者查阅了大量文献，在总结其他实验装置优缺点的基础上，采用生活中常见的物品，如洗手液瓶、眼药水瓶、淀粉空壳胶囊等将二氧化硫的制取和性质实验进行了整合，可以用较少量的试剂，花相对较少的精力和时间进行学生分组实验观察分析二氧化硫的酸性、氧化性、还原性和漂白性等性质.实验装置如图1所示，采用实验室常见的滴瓶、生活中常见的废弃眼药水瓶和废弃洗手液瓶相结合，完成二氧化硫的制取；采用淀粉空壳胶囊作为盛放验证二氧化硫性质所需溶液的容器；采用温水加热滴瓶，能够产生比较明显的现象，来验证二氧化硫水溶液漂白性的不稳定性和可逆性；采用废弃洗手液瓶和事先在滴瓶底部添加的氢氧化钠溶液作为二氧化硫的尾气处理装置.

 

 

　　3.1实验仪器

 

　　实验所需仪器为:滴瓶1个、滴管1个、淀粉空壳胶囊5个、废弃洗手液壶2个、废弃眼药水的瓶1个、橡胶导管1节、塑料吸管、烧杯.

 

　　3.2实验所需药品

 

　　浓硫酸(70％)、亚硫酸钠固体(1g)、紫色石蕊试液、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、硫化钠溶液、氢氧化钠溶液、稀盐酸、热水.

 

 

　　(1)如图1所示，连接好仪器，并检查装置气密性.

 

　　(2)分别将5个淀粉空壳胶囊用双面胶黏在滴瓶的四周(如图2所示).将装好亚硫酸固体(约0.5g)的废弃眼药水瓶用双面胶固定滴瓶底部.往滴瓶底部加入1 mL氢氧化钠溶液，并滴入2－3滴氯化钡溶液.

 

　　(3)用塑料吸管分别吸取1－2滴品红溶液、紫色石蕊试液、酸性高锰酸钾溶液、硫化钠溶液、氯化钡溶液加入淀粉空壳胶囊(加入2－3滴双氧水).

 

　　(4)在滴管周围涂上凡士林，并放在滴瓶中，压紧；然后在滴管和滴瓶的衔接处，滴上少许氢氧化钠溶液.

 

　　(5)将事先装入的浓硫酸压入滴管中，随即夹紧止水夹，观察现象.待反应结束后，将滴瓶放入烧杯中，加入热水加热片刻.

 

　　(6)后续处理:实验结束后，将氢氧化钠溶液压入滴瓶中，待充分反应后，取出眼药水瓶，洗净.

 

 

　　(1)品红溶液褪色，说明二氧化硫有漂白性；加入热水片刻后，红色恢复，说明二氧化硫水溶液漂白性是不稳定的并且是可逆的.

 

　　(2)紫色石蕊试液变红但不褪色，说明二氧化硫水溶液显酸性；另一方面也说明二氧化硫不能漂白指示剂.

 

　　

 

　　(3)高锰酸钾褪色，说明二氧化硫有还原性.

 

　　

 

　　(4)硫化钠溶液产生淡黄色沉淀，说明二氧化硫有氧化性.

 

　　

 

　　(5)加入双氧水的氯化钡溶液产生白色沉淀，待反应结束后，加入稀盐酸，沉淀不消失，说明二氧化硫有还原性.

　　

 

　　(6)反应一开始，滴瓶底部就出现白色沉淀，说明二氧化硫是酸性氧化物，在碱性条件下生成亚硫酸钡；待反应结束后，滴入稀盐酸，沉淀不完全溶解，说明亚硫酸钡被氧化成硫酸钡，＋4价硫的还原性较强.

　　

 

 

　　(1)滴瓶底部加入的氢氧化钠溶液不宜太多，否则会影响到品红溶液的褪色效果.

 

　　(2)加入浓硫酸速率不能太快，防止亚硫酸钠固体溅出，从而影响实验结果.

 

　　(3)品红溶液浓度不宜太大，否则会影响褪色效果.

 

　　(4)硫化钠溶液一定要现配先用，否则影响淡黄色沉淀的观察.

 

 

　　7.1方便简洁性，操作简单，安全性高

 

　　二氧化硫的改进实验中采用浓硫酸(70％)和亚硫酸钠固体制取二氧化硫，不用加热，学生只需要将事先装入的浓硫酸压入滴管中即可开始实验，将滴管与废弃的洗手液瓶连接在一起，吸取浓硫酸极为方便，操作更简单，学生不用直接接触到浓硫酸，更有利于分组实验的进行.

 

　　7.2以小见大

 

　　用一个“小小的”实验室随处可见的滴瓶和废弃的眼药水瓶作为制取和检验仪器替代多个玻璃仪器的“串联”结构，不仅简化的实验装置，而且可操作性很强.利用生活中常见的废弃不用的洗手液瓶、眼药水瓶、淀粉空壳胶囊等物品进行实验，不仅节约了实验成本，而且很好的体现了化学来源于生活的意识，增强了学生回收再利用的环保理念.

 

　　7.3节约药品

 

　　用淀粉空壳胶囊替代试管.由于淀粉空壳胶囊体积小，所需试剂量少，1－2滴即可，反应现象反而更加明显.节约试剂的同时很好的体现了化学实验的微量型，有利于学生将实验向少量但现象明显的方向改进.

 

　　7.4环保性

 

　　空壳胶囊的主要成分是淀粉，过一段时间之后，淀粉遇到水溶液就会自然溶解，不需要过多的后续的处理，很环保；该实验在滴瓶中进行，生成二氧化硫验证其性质的过程中不会造成环境污染，且在滴瓶底部加入的氢氧化钠溶液不仅可以进行尾气处理还能很好的验证二氧化硫是酸性氧化物这一性质.

 

　　7.5一体性

 

　　该改进实验让制取到的二氧化硫同时和紫色石蕊试液、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、硫化钠溶液反应，从多角度认识到二氧化硫的性质，与教科书上的实验相比，能更直观全面地学习到二氧化硫的酸性氧化物的性质和氧化性.

 

　　7.6普适性

 

　　该装置稍加改进便可用于氯气等其他气体的制取和性质的检验.例如把亚硫酸钠固体、70％的浓硫酸分别改成高锰酸钾固体、浓盐酸，可验证氯气的强氧化性和水溶液的漂白性，且漂白性不可逆.

 

 

　　[1]徐晓峰.二氧化硫性质实验的改进[J].化学教学，2008(5):13.

 

　　[2]李猛，王世存，王后雄.二氧化硫性质实验的一体化设计[J].化学教学，2015(12):59~61.

 

　　[3]谭大鹏.“二氧化硫的性质和作用”演示实验的创新设计[J].中学化学教学参考，2019(9):45－47.