SO2性質實驗的優化集成

馬紅松+郭強

一、實驗設計意圖

1.有關SO2實驗存在的問題

（1）硫在氧氣中燃燒實驗時，先在空氣中點燃硫，再將其插入氧氣瓶中，硫燃燒產生的SO2散失到空氣造成污染，不符合綠色化學的要求。

（2）教師在演示SO2漂白性實驗時，往往向品紅溶液中直接通入SO2氣體，復色實驗也常常在敞口試管中進行，這些操作都會導致SO2逸出而污染空氣。

（3）用SO2氣體模擬酸雨實驗時，耗時較長且效果不明顯。

（4）在中學階段，很少有教師利用SO2做噴泉實驗，致使學生產生“SO2不能做噴泉實驗”的錯誤認識。

2.優化集成的方法

在密閉容器中，利用一段燭芯實現了硫在氧氣自動燃燒；硫燃燒放熱提高了反應速率，促使品紅紙花、綠葉迅速變色；再利用燃燒產生的SO2探究酸雨的形成和H2SO3的性質；用NaOH溶液吸收多余SO2后，瓶內形成負壓實現了噴泉實驗。這樣就將硫在氧氣中燃燒實驗、SO2性質實驗、酸雨的形成及H2SO3的性質實驗和噴泉實驗成功的優化集成為一個綠色實驗，從而大大提高了課堂效益。

二、實驗裝置（如圖1、2所示）

圖1圖2三、實驗操作

(1)在橡皮塞上打一個孔，固定一根石英導管燃燒匙，并在導管另一端上套一段密封的橡皮管。

(2)先收集一錐形瓶（250 mL）氧氣，用毛玻璃片蓋住備用。并在瓶中放入一片品紅浸濕的紙花和一片綠葉（可事先用縫衣針在綠葉上扎些小孔，破壞綠葉表面的蠟質層；或將新鮮綠葉放在陽光下增強光合作用，打開氣孔；都有利于快速反應）。

(3)燃燒匙內放入約0.4 g硫粉，在硫粉上插一小段燭芯。

(4)將燭芯點燃后即可插入瓶中，立即將橡皮塞塞住瓶口(如圖1所示），硫粉燃燒發出明亮的藍紫色火焰、紅色紙花顏色褪去、綠葉迅速變黃。

(5)在空氣中加熱浸有品紅的濾紙，不褪色；水煮綠葉，仍保持綠色。

(6)紙花褪色后，用酒精燈對錐形瓶中褪色的紙花和綠葉墊石棉網加熱（經多次實驗效果比水浴加熱好），紙花顏色恢復，變黃的葉片顏色不能恢復。

(7)用注射器刺穿橡皮管向瓶內注入少量蒸餾水，振蕩。

(8)用注射器刺穿橡皮塞取少許錐形瓶中的溶液，滴到pH試紙上，測得溶液pH可達2或3；取溶液注入盛有BaCl2溶液的試管中，有少許白色沉淀，再向其中滴加3%的H2O2溶液，振蕩，滴加稀鹽酸，立刻產生大量不溶于稀鹽酸的白色沉淀。（此現象清楚地說明：無論硫粉多少，氧氣都會有剩余，將部分亞硫酸氧化成硫酸，直觀地解釋了自然界中酸雨的酸性逐漸增強的原因。）

(9)用注射器刺穿橡皮管向瓶內注入少量濃氫氧化鈉溶液，振蕩；再將錐形瓶倒置，導管插入盛有蒸餾水的燒杯中，去掉密封的橡皮管，立刻形成噴泉（如圖2所示）。

四、實驗優點

(1)本實驗將多個實驗作整體化設計，在有限的教學時間內提高了課堂教學效益。

(2)整個實驗完全在密閉條件下進行，充分利用硫燃燒產生的SO2進行了多個實驗探究，實現了化學實驗綠色化、集約化；通過實驗的優化集成激發學生問題意識，培養學生實驗探究能力和反思意識。

(3)對比實驗加深了學生對SO2漂白性與SO2危害性的認識；該實驗還直觀的解釋了硫酸型酸雨酸性增強的原因，增強了學生對環境的危機感和環保意識。

五、實驗說明

①裝置密封性要好，制取氧氣不可用氯酸鉀。

②引燃的燭芯（或帶火星的火柴梗）不超過0.5厘米。

③石英導管燃燒匙也可用金屬燃燒匙和導管代替。(收稿日期：2013-12-30)