略談?wù)軐W(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計(jì)
——二氧化硫性質(zhì)的微型實(shí)驗(yàn)

王偉峰

（上海市金山中學(xué)，上海）

二氧化硫的演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)之一，演示實(shí)驗(yàn)不僅能在新課講授中驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)的正確性，而且對(duì)于學(xué)生來說能夠更好地理解和記憶化學(xué)方程式的書寫。根據(jù)上海科技出版社高中一年級(jí)第二學(xué)期（試用本）第五章第一節(jié)中二氧化硫的一些性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中存在以下不足：實(shí)驗(yàn)均在敞口儀器中進(jìn)行，容易造成二氧化硫氣體的泄露導(dǎo)致污染室內(nèi)空氣，對(duì)學(xué)生和教師的身體健康造成影響；要做二氧化硫的實(shí)驗(yàn)必須先進(jìn)行二氧化硫氣體的制取，而一般的二氧化硫氣體的制取裝置太大，不方便教師攜帶去教室進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，而且大量的二氧化硫制取容易造成試劑的浪費(fèi)。鑒于以上原因，筆者對(duì)二氧化硫性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以創(chuàng)設(shè)綠色環(huán)保的微型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。

一、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：微型試管、橡膠塞、50mL注射器、小燒杯、試管夾、鑰匙。

實(shí)驗(yàn)藥品：98%硫酸溶液、亞硫酸鈉固體、1mol/L稀硫酸、硫化亞鐵固體、10%氫氧化鈉溶液、品紅溶液、高錳酸鉀溶液（或溴水）、紅色小花一朵。

二、二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

1.SO2具有還原性

在微型試管中倒入試管一半體積的高錳酸鉀溶液，蓋上橡膠塞；在50mL注射器中加入少量亞硫酸鈉固體，用注射器吸取約1mL濃硫酸，反應(yīng)隨即開始，在注射器中有二氧化硫氣體產(chǎn)生。將注射器中產(chǎn)生的二氧化硫氣體緩緩注入微型試管中，試管中的高錳酸鉀立即褪色，將注射器拔出，待下個(gè)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)使用。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。

圖1

2.SO2具有氧化性

先用空的注射器將蓋上橡膠塞的微型試管中的空氣抽出一部分，然后在50mL注射器中加入少量硫化亞鐵固體，用注射器吸取1mol/L稀硫酸約1mL，反應(yīng)隨即開始，在注射器中產(chǎn)生硫化氫氣體，將產(chǎn)生的氣體注入上述微型試管中，待用；再將上次實(shí)驗(yàn)用過的制取二氧化硫的注射器吸取1mL濃硫酸繼續(xù)制取二氧化硫，將該氣體注入上述微型試管中，立刻在試管壁上出現(xiàn)淡黃色沉淀。

3.SO2具有漂白性

在微型試管中倒入三分之一體積的品紅溶液，蓋上橡膠塞；操作同上，制取二氧化硫氣體，將二氧化硫氣體緩緩注入微型試管中，品紅溶液顏色逐漸變淺最后變成無色。用試管夾夾住微型試管，再將溶有二氧化硫氣體的品紅溶液在酒精燈上加熱片刻，品紅又恢復(fù)原來的紅色；移去酒精燈，然后震蕩一下微型試管，試管中的品紅溶液又褪色。該實(shí)驗(yàn)可以反復(fù)操作2~3次，注入的二氧化硫氣體不宜太多，防止加熱以后氣體膨脹使試管爆裂或膠塞彈出。同樣的，可以在微型試管中放入一朵紅花，并在花朵上滴幾滴蒸餾水，然后注入二氧化硫氣體，片刻后發(fā)現(xiàn)紅花顏色變成白色，也能夠驗(yàn)證二氧化硫的漂白性。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2。

圖2

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新之處

該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過設(shè)計(jì)和改進(jìn)，操作簡單，裝置便于攜帶，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，并且綠色環(huán)保，幾乎沒有有毒氣體的逸散，有效地減少了二氧化硫氣體的污染，并且節(jié)約藥品。在實(shí)際的教學(xué)過程中，特別是SO2的漂白性實(shí)驗(yàn)，反復(fù)多次的變紅和褪色現(xiàn)象能夠清楚地解釋SO2的漂白原理，有很好的教學(xué)作用和效果，小花的褪色趣味實(shí)驗(yàn)更是提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的課堂積極性和思維能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，用過的注射器可以吸入一些氫氧化鈉溶液進(jìn)行剩余氣體的處理，防止有毒氣體逸散到空氣中造成二次污染。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，但在日常的教學(xué)中由于一些化學(xué)物質(zhì)的有毒、有害性，使教師漸漸缺乏了做實(shí)驗(yàn)的熱情，學(xué)生缺少眼見為實(shí)的感官體驗(yàn)，僅僅停留在課本或者視頻中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是不夠真實(shí)的，學(xué)生對(duì)于物質(zhì)性質(zhì)的理解也不夠深刻，往往刻板地記憶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。對(duì)于硫的單質(zhì)及其化合物來說，二氧化硫作為硫的化合物的典型是連接硫單質(zhì)和硫酸的重要樞紐，揭示了它們相互轉(zhuǎn)化的重要規(guī)律，能夠很好地使學(xué)生感受到物質(zhì)并非是孤立存在的，而是相互聯(lián)系、互相依存的哲學(xué)思想。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)二氧化硫性質(zhì)的探究來構(gòu)建不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)，加深對(duì)氧化還原反應(yīng)規(guī)律的認(rèn)知。高中化學(xué)中的許多物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)均可采用微型化設(shè)計(jì)。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化、環(huán)保化，既可發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的重要作用，也可幫助學(xué)生增強(qiáng)綠色、環(huán)保的理念，同時(shí)也可改變一些學(xué)生甚至教師中存在的“談化學(xué)色變”的觀念而遠(yuǎn)離化學(xué)實(shí)驗(yàn)，取而代之的是用動(dòng)畫或視頻，削弱了化學(xué)學(xué)科的教育功能。新時(shí)代新技術(shù)新媒體的發(fā)展使教師的教學(xué)手段更加豐富、便捷，對(duì)于教師的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)完全有可能通過教師的智慧變得更加方便和充滿趣味，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的微型化設(shè)計(jì)就是其中的一種方法。讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)回歸課堂，讓學(xué)生體驗(yàn)充滿樂趣，讓核心素養(yǎng)得到彰顯，讓化學(xué)教學(xué)充滿魅力，我想這才是我們化學(xué)教育者的初衷吧！