探究二氧化硫性質的一體化微型實驗

韋玉春

摘 要：有關二氧化硫性質的探究實驗是中學化學的重點和難點內容，而課本設計的該實驗步驟繁瑣，耗時長，需要提前制備大量有毒的二氧化硫氣體，存在較大的安全隱患。本文從綠色環保的角度出發，設計了一套簡便易行的微型裝置，用于探究二氧化硫性質的課堂教學，反復實驗的結果顯示，該實驗裝置安全性良好、實驗現象明顯。該裝置已經應用于課堂實際教學，取得較好的教學效果。

關鍵詞：二氧化硫;實驗探究;微型裝置

前言：化學是一門以“實驗”為基礎的自然科學，二氧化硫知識是中學化學的重點內容，《課程標準》對本節課做了立體性的要求：“通過實驗了解硫及其重要化合物的主要性質，認識其在生產中的應用和對生態環境的影響。”可見該實驗在高中化學中有著舉足輕重的作用。但是由于二氧化硫有毒，而且較難收集，使得本實驗在實際教學過程中幾乎難以實現。本文將著重介紹可用于二氧化硫性質探究的實際教學過程中的一套簡易微型裝置。該裝置集二氧化硫的制取和性質探究為一體，步驟簡單，耗時短，現象明顯，節省藥品，綠色環保。還可以根據教學需要設計不同的實驗方案，激發學生的學習興趣和實驗動手能力、思維能力。

一、實驗原理：

Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O

二、實驗材料和藥品

材料：一次性塑料罐，5mL的一次性注射器，25mL的小燒杯，5mL試劑瓶，試管，試管夾，酒精燈;

藥品：亞硫酸鈉粉末，70%硫酸溶液，5%的氫氧化鈉溶液，氫硫酸溶液，酸性高猛酸鉀溶液，品紅溶液，紫色石蕊試液，FeSO4溶液。

三、實驗裝置：

如圖所示：

實驗裝置圖

四、實驗步驟：

1.在小試劑瓶上貼好標簽，裝好相應的試劑，用量均為2mL左右，裝好后放入準備好的塑料罐中。

2.取一潔凈的小燒杯（25mL），往里面裝入0.2g左右的Na2SO3粉末，一起放入塑料罐內，蓋緊塑料罐的蓋子。

3.用一次性注射器量取1mL的70%H2SO4溶液，將針頭穿過蓋子，緩慢將硫酸溶液滴進Na2SO3粉末中。5min后，反應基本結束，取出已經褪色的品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液，分別倒入兩個試管中，均用酒精燈進行加熱，觀察現象有何區別。

五、實驗現象及解釋：

1.將濃硫酸緩慢注入小燒杯中，看到燒杯內立即產生大量氣泡，其反應方程式為：

Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O

隨后裝置內，紫色石蕊試液變成紅色，因為二氧化硫易溶于水并與水反應生成亞硫酸，反應方程式為：

SO2+H2OH2SO3

2.FeSO4溶液沒有顏色變化，說明了二氧化硫的氧化性并不強，不能將Fe2+氧化。

3.NaOH溶液在這里作尾氣處理劑，用于吸收裝置內未反應完的SO2氣體，避免有毒氣體溢出，污染環境，符合綠色化學理念，其反應方程式為：

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（NaOH過量）

4.酸性高猛酸鉀溶液褪色，將褪色后的溶液加熱，其并不能變回原來的顏色，說明高猛酸鉀和二氧化硫反應生成穩定的化合物，且該反應是不可逆的，屬于氧化還原反應。其反應方程式為：

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

5.品紅溶液褪色，將褪色后的溶液加熱后，溶液又變為原來的顏色，原因是二氧化硫和品紅等有色的有機物反應會生成不穩定的化合物，而加熱后該化合物會重新分解，使其恢復原來的顏色。

6.H2S溶液出現淡黃色渾濁，原因是二氧化硫的硫元素為+4價，既可以被氧化成+6價，也可以被還原為硫的低價化合物（或單質），在此反應中，二氧化硫體現出了氧化性，將H2S中的-2價硫氧化成硫單質，而其本身也被還原成硫單質，此反應是氧化還原反應類型中典型的歸中反應，因硫單質難溶于水，所以會看到淡黃色渾濁。其反應方程式為：

2H2S+SO2=3S↓+2H2O

六、實驗改進后的優點：

1.實驗器材簡單易得，可操作性強，實驗過程中使用的藥品用量少，節約資源，同時降低危險系數。

2.實驗耗時短而且現象明顯，能讓學生整體認識二氧化硫的化學性質，適用于課堂教學。

3.實驗用氫氧化鈉來吸收未反應完的二氧化硫氣體，避免其溢出而污染環境，此設計符合綠色化學理念，增強學生的環保意識。

4.該裝置還可以用于其他氣體（如：氯氣、氨氣等）的制備其及性質探究。