“探究硫燃燒產物性質”的實驗改進

唐私 錢柳云

摘要：以“探究硫燃燒產物的性質”為切入點進行實驗創新，解決了傳統實驗過程中二氧化硫外逸的問題，體現綠色化學理念;加入電導率傳感器引導學生探究二氧化硫的未知性質，拓展視野，培養學生的探究意識。

關鍵詞：綠色化學;傳感器;探究意識

文章編號：1008-0546（2021）03-0088-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.021

一、問題提出

硫燃燒是初中化學中的重要實驗，在傳統教學中，為了讓學生比較硫在空氣和氧氣中燃燒的不同現象，教師會在空氣中點燃硫粉，再伸人裝滿氧氣的集氣瓶中，見圖1。此過程實驗現象明顯、裝置簡單、操作簡便，但是會有大量二氧化硫氣體逸出，污染空氣。

其次，在上海教育出版社化學九年級下冊教材108頁只提到二氧化硫能使稀高錳酸鉀溶液褪色，見圖2，探究的性質比較單一。另外，教材實驗呈現化學反應信息的角度單一，隨著科學技術的發展，只觀察實驗現象已經不能滿足學生日常學習的需要。

在平時練習過程中有些學生遇到這樣一幅圖，見圖3，這張圖展示了一種水制氫的過程，其中涉及到二氧化硫與碘單質反應，多數學生不了解這個反應，部分學生表現出了較強的求知欲，為了滿足學生的認知需求，同時解決課內實驗存在的一些問題，筆者嘗試進行實驗改進與創新。

近幾年，眾多一線教師進行了關于硫粉在氧氣中燃燒的實驗改進，如圖4，用打火槍點燃硫粉，將“實驗室制氧氣”“硫燃燒”及尾氣處理三個實驗裝置一體化，此外，對于密閉裝置中硫的點燃方式還可以采用電阻絲，電熱棒或激光筆點燃進行改進，雖然裝置復雜，但是都可以取得良好的實驗效果，本文中不再贅述。

筆者通過多種點燃方法的嘗試，綜合考慮，選擇了最簡單易行的方法——用加熱后的玻璃棒點燃硫粉。

此外，初中一線教師針對課堂教學中二氧化硫性質的深入探究的案例極少。為此，筆者設計了本套實驗裝置，將其改為學生探究實驗。

二、實驗改進與創新

1.實驗裝置

近年來，數字化實驗憑借其實驗過程可視化、數據采集準確化、數據處理智能化等顯著特點，受到眾多一線教師青睞，對已有實驗進行數字化改進或創新可以促使學生主動探索，促進教師教學理念的提升，改善課堂的教學效果。

本實驗將“硫在氧氣中的燃燒”“二氧化硫的性質”兩個實驗結合，并在此基礎上根據數字化實驗的要求進行改進，在學生可以觀察到明顯實驗現象的基礎上，加入數據分析，進行實驗探究，有效避免了二氧化硫氣體逸散到空氣中（圖5）。

2.實驗藥品

硫粉，碘酒，淀粉，過氧化氫溶液

3.實驗具體操作步驟

（1）檢查裝置氣密性。

（2）將燒瓶充滿氧氣。

（3）燃燒匙中加硫粉，加熱玻璃棒，固定在四頸燒瓶上。

（4）將燃燒匙向下移動點燃硫粉，觀察實驗現象。

（5）待硫粉停止燃燒后壓人氦氣，觀察實驗現象。

（6）停止通入氦氣，分兩次加入1mL過氧化氫溶液，觀察現象。

（7）實驗結束，清洗實驗裝置。

4.實驗現象

（1）硫在氧氣中燃燒產生藍紫色火焰。

（2）SO2氣體進入集氣瓶后電導率增大，加入雙氧水后，電導率再次增大。

（3）集氣瓶中的液體從藍色變為無色又變為藍色。

三、實驗理念

數字化實驗的課堂教學是以學生為主體，教師為主導，它突出表現為師生互動。引導學生更多地觀察化學反應的過程和現象，探究化學規律，把學習、生活和生產實際密切聯系起來，有利于提高學生發現問題，提出問題，探究問題和解決問題的能力。數字化實驗能同時準確而直觀地把數據和圖像展現給學生（圖6），給化學教學活動帶來新的途徑，為探究活動提供了最好的方案，拓寬了探究問題的思路，縮短了探究問題的時間，開闊了學生學習視野，培養了學生的學習興趣，增強了學生的動手能力，對學生科學素質的養成起著積極作用。

本實驗結合第八章碘酒遇到淀粉會變藍的實驗現象對二氧化硫的性質的探究做出創新，所用藥品均是上海教育出版社九年級化學教材中常見藥品，體現出探究性實驗基于教材而又高于教材的理念，使學生觀察到明顯現象的同時，進行數據處理和基于數字化的實驗探究。

供學生查閱的資料：

（1）碘單質與二氧化硫反應后，碘元素變為-1價，硫元素變為+6價。

（2）相同濃度下，硫酸的酸性比亞硫酸強（電離出的H+更多，表現為電導率示數增大）。

此實驗可探究的部分：

（1）二氧化硫通入后為什么會褪色？

（2）褪色后繼續通人二氧化硫為什么電導率還會上升？

（3）加入雙氧水剛開始沒有明顯現象，為什么電導率會上升？

（4）逐漸變藍的過程中發生什么反應？此時理論上電導率應該怎么變化？與實際結果是否相符？

通過以上一系列問題探究，鍛煉學生在新情境下書寫化學方程式的能力。

四、實驗亮點

（1）趣味性。本實驗中，學生不僅能觀察到硫在氧氣中燃燒產生明亮的藍紫色火焰，還能觀察到淀粉一碘混合液體中顏色的不斷變化，引起學生探究興趣。

（2）綠色化。本實驗裝置密封，實驗過程中無二氧化硫氣體逸出。

（3）一體化。本實驗將“硫燃燒”“二氧化硫性質檢驗”和“尾氣處理”裝置整合形成一套完整的實驗裝置。

（4）發展性。本實驗需要學生通過實驗現象的變化結合電導率曲線書寫對應方程式，鞏固已學知識，培養學生解決問題的能力，發展學生基于證據進行推理的核心素養。此外，裝置采用四頸燒瓶代替三頸燒瓶是因為在實際清洗儀器過程中還有刺激性氣味氣體殘留，多留一個孔可以促進學生思考如何對裝置內余氣進行處理，深化學生可持續發展的意識和環保理念。

五、結語

化學是以實驗為基礎的學科。現代化學實驗教學理論提倡教師要充分發揮學生的主體性，實驗教學要面向全體學生，培養學生的創新精神和實踐能力。針對實驗探究，教師需要培養學生基于證據推理得出結論并作出解釋的能力，使學生逐漸養成尊重事實，獨立思考，敢于質疑的品質。若將實驗探究僅僅局限于習題，會導致學生對于實驗探究的認識不夠。教師應創設符合學生認知特征的探究情境，設計探究任務，可以使探究過程出于習題，又高于習題，使學生在課堂上總結復習已學內容，同時學習新的知識。本實驗從硫燃燒的產物入手進行探究，結合數字化實驗，為學生提供挑戰性的問題，激發學生研究未知性質的熱情，凸顯了學科育人價值。

參考文獻

[1]楊綿艷.硫在空氣和氧氣中燃燒試驗的新探究[J].化學教育（中英文），2018（13）：59-60

*本文系江蘇省教育科學“十三五”規劃立項課題：基于“生活即教育”思想的中學化學深度學習研究（立項編號E-c/2020/05）階段性研究成果。

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