對初中化學硫及二氧化硫系列實驗的改進’

張娜 李德前

摘要：對初中化學教科書上“檢驗二氧化硫”、“模擬酸雨”等實驗進行了組合設計，改進了原實驗的一些不足，提高了化學實驗的趣味性、安全性、簡約性、實踐性和思維性，因此增強了化學實驗教學的有效性。

關鍵詞：初中化學;檢驗二氧化硫實驗;模擬酸雨實驗;改進

文章編號：1008-0546（2018）10-0094-02 中圖分類號：G633.8 silm標識碼：B

2012年出版的滬教版《義務教育教科書·化學》九年級下冊第9章第3節依次編排了檢驗二氧化硫、硫燃燒、二氧化硫溶于水、熟石灰中和模擬酸雨等系列實驗川，筆者在教學中對上述實驗進行了融合與改進。

一、課本實驗的不足之處

首先，教科書在108頁“觀察與思考”欄目安排了“檢驗二氧化硫”實驗（見圖1），該實驗裝置不是密閉的，導致實驗過程中二氧化硫氣體會逸出燒杯，在一定程度上污染了空氣;并且上述操作產生的二氧化硫氣體不多，能接觸到高錳酸鉀溶液的二氧化硫更少，因而實驗現象不夠明顯。

隨后，教科書在第110頁“活動與探究‘欄目中，又安排了模擬酸雨實驗，分別由“硫燃燒”、“二氧化硫與水作用”、“檢驗二氧化硫水溶液的酸堿度”、“熟石灰中和酸溶液”等系列實驗組成。由于該實驗體系是開放的，硫粉燃燒實驗污染了環境，而且上述設計也沒有體現二氧化硫及酸雨的危害。

另外，上述兩個欄目的實驗兩次產生（制取）二氧化硫氣體，既不簡約，又污染環境。

二、對硫、二氧化硫系列實驗的改進

筆者采用“缺點列舉法”和“替換法”[2]，對硫、二氧化硫系列實驗進行了成功的改進。

1.改進實驗所需用品

主要有500mL三口燒瓶（含有配套的3個橡皮塞）、筆形低壓電烙鐵、燃燒匙、小試管、小氣球、紅花、綠葉，硫粉、高錳酸鉀稀溶液、蒸餾水、紫色石蕊試掖、氫氧化鈣溶液等。

2.改進后的實驗裝置

改進后的實驗裝置見圖2（夾持裝置略）。

3.改進后的實驗操作

（1）取一個與500mL三口燒瓶的右側口配套的單孔橡皮塞，在單孔橡皮塞中插入長約6cm的細導管;在細導管的下端用線系上一片新鮮的綠葉，在細導管的上端系上一個小氣球（用來緩沖三口燒瓶內的壓強變化）。

（2）取一個與三口燒瓶中間口配套的雙孔橡皮塞，在粗孔中插入筆形低壓電烙鐵，細孔中插入燃燒匙（匙內放有少許硫粉），并使電烙鐵的發熱端剛好接觸到硫粉。

（3）取一個與三口燒瓶左側口配套的橡皮塞，在橡皮塞反面固定兩根線，一根線系一朵紅花，另一根線系在小試管的管口上（小試管內盛有3～5mL的高錳酸鉀稀溶液）。

（4）按圖2連好整個實驗裝置，檢驗該裝置的氣密性，即：用酒精燈外焰微熱三口燒瓶底部，若小氣球微微膨脹，則說明裝置氣密性良好。

（5）拔掉三口燒瓶中間口上的橡皮塞，用向上排空氣法在三口燒瓶中集滿氧氣，再向三口燒瓶中注人大約35～45mL的蒸餾水（其中滴有適量的石蕊試液），然后再次按圖2連好整個實驗裝置。

（6）將電烙鐵接通電源，大約2分鐘硫粉被引燃，發出明亮的藍紫色火焰，小氣球稍微膨脹;待硫粉燃燒結束，及時斷開電烙鐵的電源。稍后可以觀察到，紅花、綠葉褪色且呈蔫狀，小試管中的高錳酸鉀溶液褪為肉色或無色，燒瓶底部滴有石蕊試液的蒸餾水變為淺紅色。

（7）待三口燒瓶冷卻至室溫后，輕輕振蕩燒瓶，使其中的二氧化硫氣體被充分反應或吸收，此時小氣球明顯變癟。

（8）拔掉三口燒瓶中間口上的橡皮塞，向燒瓶底部的紅色溶液中注人適量的石灰水，再輕輕振蕩，溶液紅色消失，變為藍色或紫色。

（9）實驗結束，整理實驗用品。

4.實驗現象及分析

（1）三口燒瓶中充滿氧氣，因此硫粉在其中燃燒會產生明亮的藍紫色火焰，有關的化學方程式是

（2）硫粉燃燒時氣球稍微膨脹，是因為硫粉燃燒放出大量的熱、電烙鐵通電也放熱，從而引起三口燒瓶中的氣體膨脹。反應結束，三口燒瓶中的二氧化硫氣體被充分吸收，瓶內出現負壓，此時小氣球會變癟。

（3）新鮮的紅花、綠葉褪色，說明二氧化硫氣體具有漂白性。另外，紅花、綠葉遇到二氧化硫氣體黯然失色并打蔫，還說明二氧化硫氣體對植物的危害性很大[3]。

（4）小試管中的高錳酸鉀溶液褪色，是因為二氧化硫氣體具有還原性，它與高錳酸鉀溶液發生了較為復雜的化學反應。由于該反應的現象非常明顯，因此中學化學實驗中常用高錳酸鉀溶液檢驗二氧化硫氣體的存在。

（5）三口燒瓶底部滴有石蕊試液的蒸餾水變為紅色，說明二氧化硫溶于水生成了酸（主要反應是SO₂+H₂O=H2SO₃）;并且由于空氣中氧氣的作用，H₂SO₃還會被氧化為H₂SO₄（主要反應是2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄），使溶液的酸性進一步增強。進而說明，二氧化硫氣體會形成酸雨。

（6）向淺紅色溶液中滴人氫氧化鈣溶液后，溶液紅色逐漸褪去，變為紫色或藍色，這說明溶液中的酸已被氫氧化鈣完全中和[主要反應是H₂SO₃+Ca（OH）₂=CaSO₃+2H₂O、H₂SO₄+Ca（OH）₂=CaSO₄+2H₂O。進而說明，工農業生產中可以用廉價的熟石灰來治理酸雨、改良酸性土壤。

三、改進后的實驗優點

（1）實驗在密閉的三口燒瓶中進行，杜絕了對環境的污染，體現了綠色化學的理念。

（2）在密閉容器里先后進行硫燃燒、二氧化硫的性質（漂白性、還原性、與水反應等）、氫氧化鈣中和酸等系列實驗，提高了實驗的流暢性、趣味性、直觀性、綜合性和思維性等。

（3）實驗銜接了初高中化學教學，對二氧化硫的性質進行了深入的探究，開闊了學生的視野，培養了學生的環境意識和創新精神。

（4）能夠豐富中學化學實驗教學資源，提高化學實驗教學的有效性。

參考文獻

[1]中學化學國家課程標準研制組.義務教育教科書·化學（九年級下冊）[M].上海：上海教育出版社，2015：108-111

[2]李德前.例談初中化學實驗創新的思維方法[J].化學教學，2013（3）：65-68

[3]李德前，李為才，張玲.初中化學教材中“酸雨模擬”探究實驗的改進[J].北學教育，2011（7）：58-59