滬教版含硫火柴燃燒的實驗改進

【內容摘要】通過實驗證明，利用小鞭炮火藥或煙煤代替含硫火柴燃燒產生二氧化硫使高錳酸鉀溶液褪色實驗的優點

【關鍵詞】實驗 褪色 優點

初中化學滬教版上冊第一節“化學給我們帶來什么”中，“觀察與思考”(課本第6頁)含硫火柴燃燒的實驗，存在以下不足:①現在含硫火柴已經不生產，難以買到。②需要燃燒多根火柴，才會看到有較明顯的現象。先前有不少老師對此實驗做了改進，讓火柴頭的燃燒在燒杯內進行。取三根含硫火柴，一根火柴伸出，用做引信，在燒杯外點燃伸長的火柴，再按書本實驗，第一根火柴的火焰引燃其余的火柴頭。有的在火柴頭上粘上硫粉。有的還補充一個實驗，將火柴換成木條重復以上實驗，證明CO2不能使高錳酸鉀溶液褪色。保證實驗的成功率為百分之百。我認為這些研究都是被動研究，教材中的實驗主要說明燃燒時生成的二氧化硫會污染空氣，用含硫火柴做實驗是不妥當的，原因有:①現在已不生產含硫火柴且含硫火柴的燃燒肯定不是造成二氧化硫污染的主要原因;②占我國能源消費70%的煤炭，“理所應當”的成為了我國大氣中二氧化硫、氮氧化物、煙塵的主要來源;③每年燃放的煙花爆竹產生的二氧化硫污染也是可觀的;④我國是煙草大國，每年香煙燃燒產生的污染氣體也很多。根據上述原因，結合后面第一章第一節空氣污染知識，第九章第三節還人類潔凈的空氣、酸雨的形成，最好改成用煤、鞭炮或香煙做實驗。優點:①來源于生活，學生更易理解化學就在我們身邊。②同時為后面知識的學習埋下伏筆。③操作簡單，效果也好。

一、褪色原因分析:

褪色原理——還原性:

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

離子方程式:5SO2+2MnO4-+2H2O===2Mn2++5SO42-+4H+

其中燃燒產生的一氧化碳不會使高錳酸鉀溶液褪色，一氧化碳的氧化從熱力學的角度是可以的，生成焓相當大，但是由于一氧化碳的氣相惰性導致了一氧化碳在沒有形成絡合物的時候它的反鍵軌道不能有效的形成絡合物導致了一氧化碳的動力學惰性，由于高錳酸根并不是很強的電子承受體，所以符合惰性條件，不能氧化。

二、實驗探究:

實驗思路:通過在酒精燈上灼燒煙煤、無煙煤、小鞭炮的火藥產生污染氣體，用燒杯收集罩在盛有高錳酸鉀溶液的燒杯上振蕩，看高錳酸鉀溶液是否褪色。

實驗藥品:煙煤、無煙煤、小鞭炮、香煙、高錳酸鉀、水

實驗儀器:酒精燈、燒杯、燃燒匙、鑷子、天平，藥品放在燃燒匙中燃燒

藥品用量:小鞭炮一枚，香煙一支的1/3，煙煤、無煙煤約5克

實驗用時:約3分鐘，變色時間約為1-2分鐘

實驗現象:煙煤、無煙煤、小鞭炮、香煙燃燒都能使高錳酸鉀溶液褪色，從紫紅色逐漸變成肉色，其中小鞭炮火藥燃燒產生的氣體使高錳酸鉀溶液褪至接近無色，煙煤、無煙煤、香煙燃燒產生的氣體使高錳酸鉀溶液褪至較淺的土色。

實驗注意事項:取小鞭炮火藥最好用剪刀從中間剪開，不要混入兩頭的泥土;收集氣體的燒杯內壁要潮濕，便于收集和溶解氣體;振蕩最好將高錳酸鉀溶液倒入收集氣體的燒杯中;高錳酸鉀溶液盡量稀一點，100毫升水中加一粒高錳酸鉀即可，在配制高錳酸鉀溶液時，可在其中滴加微量的稀硫酸，反應現象更明顯;收集氣體時防止燒杯燙手。

實驗效果:小鞭炮、煙煤效果好，反應快、變色時間短、現象明顯，香煙、無煙煤需要的時間較長。

另做了質量分別為1克、2克、3克、4克的煙煤燃燒的對比實驗，褪色時間分別是5分鐘、4分鐘、2.5分鐘、2分鐘左右。

實驗分析:香煙燃燒是一個復雜的化學體系。據科學研究發現，在煙支點燃的過程中，當溫度上升到300℃時，煙絲中的揮發性成分開始揮發而形成煙氣;上升到450℃時，煙絲開始焦化;溫度上升到600℃時，煙支被點燃而開始燃燒。能產生多種物質，如:尼古丁又稱煙堿、一氧化碳、煙焦油、苯丙芘、放射性物質、刺激性化合物、有害金屬、其他有害物質(致癌物質二甲亞硝胺、甲基乙基硝胺、二乙基亞硝胺、亞硝基吡咯烷、聯氨、氯乙烯、尿烷等，促癌物質甲醛苯醇、脂肪酸等)①。褪色情況比較復雜，不適宜用于本實驗，可作為學生課后探究;硫在煤中以三種形式存在，即有機硫、硫鐵礦硫(黃鐵礦和白鐵礦硫等形態存在的硫)和硫酸鹽硫。前兩種可以燃燒，通常稱為可燃硫。最后一種硫酸鹽硫不可燃燒，只轉化為灰的一部分。硫在煤中含量變化范圍也較大，一般約為0.1%-5%。硫燃燒后生成二氧化硫(SO2)及少量三氧化硫(SO3)，排入大氣能污染環境，對人體和動植物以及地面建筑物均有害，煤的著火點約為300℃左右，酒精燈灼燒可點燃②。煙煤實驗效果比無煙煤好，每次用3克煙煤適中，最好不用無煙煤;小鞭炮主要成分是硫磺、碳粉、氯酸鉀、鎂鋁粉③，燃燒產生的氣體實驗的效果好，反應的速度快、變色所需時間短、現象更明顯，是實驗首選。

三、實驗結論:為了說明二氧化硫污染空氣，本實驗最好改為燃燒小鞭炮火藥或煙煤。理由:1.貼近生活;2.學生易理解造成全球大氣污染的根本原因;3.為學習第九章酸雨的形成埋下伏筆。

【參考文獻】

①來自于網絡

②喻秋梅、龐亞軍、陳宏國 《煤燃燒試驗中著火點確定方法的探討》，北方交通大學.

③《鞭炮的制作方法》火藥的配方

(作者單位:江蘇揚州市維揚中學)