硫在氧氣中燃燒實驗的新方法

楊國萍 齊俊林

摘要：現行化學教材中“硫在氧氣中燃燒”實驗，會產生有毒氣體二氧化硫，污染室內空氣，不符合對現代教學環境的要求。利用吸濾瓶、電烙鐵、燃燒匙、氣球等器材設計了一套封閉式實驗裝置，很好地解決了實驗過程中二氧化硫的污染問題。通過實驗改進培養了學生的創新能力和環保意識，提高了教學效果。

關鍵詞：硫；燃燒；二氧化硫；實驗改進

文章編號：1005 6629（2016）2-0069-04

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

1 問題的提出

硫在氧氣中燃燒實驗是現行九年級化學教材中的一個經典實驗（如圖1所示），它能夠說明硫能在氧氣中燃燒并產生藍紫色火焰的實驗事實。教材中的該實驗方法盡管現象明顯，便于操作，易于觀察，能起到增強學生感性認識、培養學生觀察能力、提高教學質量之目的，但由于此實驗方法是在空氣中點燃硫粉，然后放入盛有氧氣的集氣瓶內燃燒。因此，實驗過程中有毒的二氧化硫氣體，不僅在集氣瓶外產生，而且在集氣瓶內燃燒時還會從玻璃片與瓶口之間的縫隙中大量外逸，污染室內空氣，影響師生健康，不利于培養學生的環境意識，更不適應當前社會保護環境、保證教學環境空氣質量的要求。另外，在集氣瓶內制備氧氣，還需一套較為復雜的氧氣制備系統（如圖2所示），這不僅增加了工作量，而且浪費教學時間，影響了教學效率。多年來，盡管一些教師試圖對該實驗方法進行改進，以解決生成物二氧化硫對教學環境的污染問題，但收效甚微：有的改進方法沒有徹底解決二氧化硫的污染問題，即點燃硫粉還是在室內進行，仍會對教學環境造成—定的污染（如圖3所示）；有的實驗方法不僅需要一個復雜的氧氣制備系統，而且用電爐絲加熱，方法較為笨拙，難于固定盛放硫粉的瓷片，給實驗操作帶來諸多不便（如圖4所示）；還有的實驗方法雖然對教材中實驗方法進行了大膽改進，并有一定的創意，即用注射器直接將氧氣吹到石棉網上燃燒的硫粉內，但是該方法會造成更為嚴重的室內環境污染問題。

2 設計思路

針對該實驗存在的缺陷，我們將優化改進實驗的重點放在了解決氧氣制備的復雜性問題和生成物二氧化硫的污染問題上。用吸濾瓶作為反應容器、用電烙鐵加熱并點燃硫粉、用氣球調節容器內壓強等手段，對該實驗進行了重新設計，使得氧氣的制取、硫的點燃、硫在氧氣中燃燒和二氧化硫的吸收等過程均在同一個密閉裝置內進行，極大地簡化了實驗過程，避免了二氧化硫對教學環境的污染。

3 實驗用品

吸濾瓶（2500mL）1個、電烙鐵（35W）1把、燃燒匙1個、藥匙1把、大橡膠塞（14號）1個、接線板1個、藥匙1把、氣球1個、細線若干、酒精燈1盞、火柴1盒、松木條1根、打孑L器1套、圓木銼1把、錐子1把、玻璃片1塊、蠟燭1根、細線、防水絕緣膠布等

雙氧水（HO）、二氧化錳、硫粉、白色細河沙、凡士林、5%氫氧化鈉溶液

4 儀器加工

4.1 加工電烙鐵

取1把電烙鐵，將柄端的接線孔用石蠟封嚴后，再用防水絕緣膠帶將柄端緊密纏繞以防漏氣（如圖5所示）。

4.2 加工橡膠塞

取1個大橡膠塞，用打孔器和圓木銼在中央打一個下大、上小的圓形透孔（如圖6所示），其孔徑大小與電烙鐵柄相適應（上孔直徑：1.2cm，下孔直徑：2.2cm）。取下電烙鐵的插頭，在橡膠塞的透孔內裝入電烙鐵，然后再將插頭裝好。在透孔的一側用錐子扎一個透眼，然后裝入燃燒匙。調整燃燒匙的高度，使燃燒匙盛放硫粉時恰好使硫粉與電烙鐵的加熱頭相接觸（如圖7所示）。將橡膠塞上的燃燒匙金屬柄上涂抹凡士林，以減少上下抽動時的摩擦力。

4.3 加工吸濾瓶

取1只氣球，在氣球內注入5mL 5%氫氧化鈉溶液，然后將氣球用細線緊緊系在吸濾瓶的支管口上（如圖8所示）。

5 實驗裝置

實驗裝置如圖9所示。

6 實驗方法及其現象

（1）取30mL雙氧水，加入到吸濾瓶內，再加入5g左右的二氧化錳，片刻后產生氧氣，當產生的氧氣將吸濾瓶內的空氣排盡（因氧氣的密度大于空氣的密度，可用向上排空氣集氣法收集氧氣），收集滿瓶（可用帶有余燼的木條放在瓶口處來檢驗，當余燼的木條復燃時，說明氧氣已滿瓶）后，用玻璃片將瓶口蓋好，正放在桌面上。

（2）首先用藥匙向燃燒匙里裝一半白色細河沙，然后再裝滿硫粉。

（3）取下吸濾瓶上的玻璃片，將裝有燃燒匙、電烙鐵的橡膠塞緊緊塞在吸濾瓶的瓶口處（如圖9所示），調節燃燒匙的高度，使電烙鐵的下端恰好插在燃燒匙內的硫粉里。

（4）接通電源，1～2分鐘后，可觀察到燃燒匙內的硫粉先融化，然后被點燃（此時切斷電源，硫粉仍然燃燒），并發出藍紫色火焰，生成的氣體被吸濾瓶內的液體及氣球內5%的氫氧化鈉吸收掉。用力下插燃燒匙的金屬柄，使燃燒匙內正在燃燒的硫粉遠離電烙鐵的下端，以防電烙鐵頭上的銅與硫粉發生反應而被腐蝕，并且便于學生更清晰地觀察實驗現象。

（5）待吸濾瓶內的二氧化硫全部被吸收完畢后，將吸濾瓶底部吸收二氧化硫的水（亞硫酸溶液）和氣球內的液體（亞硫酸鈉溶液）倒在指定的容器內，以免對環境造成污染。

7 實驗優點

“硫在氧氣中燃燒”實驗裝置的研制，充分體現了構思新穎、易于組裝、操作方便、現象明顯、綠色環保等現代實驗設計理念和特點。該裝置在教學中的應用，可以潛移默化地培養學生的創新精神和環保意識，提高課堂教學效果。

8 幾點說明

（1）燃燒匙內加入細河沙的作用：節省藥品，便于觀察，防止燃燒匙被腐蝕。

（2）吸濾瓶支管口上的氣球的作用有兩點：其一，起到自行調節瓶體內壓強的作用，防止硫在氧氣中燃燒時使瓶內壓強迅速增大，造成橡膠塞被頂出或瓶體炸裂，使實驗失敗。其二，氣球內的氫氧化鈉溶液可以將充進氣球內的二氧化硫吸收掉。

（3）裝置所使用的大號吸濾瓶，普通中學實驗室一般比較少見，如若實驗室沒有備用，可以到市場上購買。

（4）裝置使用完畢后，作為一個整體放在實驗室指定位置，留作后用。