SO₂性質實驗的改進

摘 要：為了克服傳統二氧化硫性質實驗用料多、污染大、操作繁等弊端，在查閱資料的基礎上，遵循可操作原則，對二氧化硫性質實驗進行了整合改進.該設計通過一次性完成二氧化硫的制備及其漂白性、氧化性、酸性、還原性等性質的驗證，節約了課堂時間，提高了教學效率，防止環境污染，體現了綠色化學理念，為其他實驗的改進提供了思路.

關鍵詞：二氧化硫;實驗改進;高中化學

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）24-0098-03

收稿日期：2022-05-25

作者簡介：戴躍華（1981.12-），男，江蘇省揚中人，碩士，中學一級教師，從事中學化學教學研究.

1 教材實驗的不足之處

1.1 二氧化硫的制備與儲存

教材實驗采用銅片和濃硫酸加熱制取二氧化硫，濃硫酸操作不安全，不利于進行學生分組實驗，二氧化硫性質實驗所需要的二氧化硫，必須提前制備和保存.由于是多組實驗，制備過程中試劑用量比較大，且產生的氣體二氧化硫是有毒的，在制備的過程中需要進行尾氣處理，否則多余的氣體會污染環境.

1.2 二氧化硫溶水性實驗分析

教科書二氧化硫的性質【實驗1】用充有80mL二氧化硫的針筒吸入10mL蒸餾水，用橡皮塞堵住針筒的前端，振蕩，觀察針筒內氣體體積的變化，然后用pH試紙測定二氧化硫水溶液的pH.該實驗現象明顯，采用了密閉環境進行實驗，避免了環境污染，但該實驗不利于進行學生分組實驗，準備該分組實驗會耗費大量的時間和精力，如果僅僅做演示實驗，學生不能親自動手做實驗，只觀察實驗現象，不利于培養學生的動手能力和學習化學的積極性.

1.3 二氧化硫還原性實驗分析

教科書二氧化硫的性質【實驗2】向試管中加入5mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加幾滴氯化鋇溶液，觀察現象;再向試管中滴加5mL 3%的過氧化氫溶液，振蕩，放置片刻后滴加幾滴稀鹽酸，觀察實驗現象.學生能通過該實驗認識到二氧化硫的還原性，但一次實驗只能學習二氧化硫的還原性這一個性質，不能將二氧化硫的性質實驗整合從而更全面的認識二氧化硫.

1.4 二氧化硫漂白性實驗分析

教科書二氧化硫的性質【實驗3】向試管中加入5mL通入二氧化硫后所得的溶液，滴加幾滴品紅溶液，振蕩，然后加熱試管，觀察加熱前后溶液顏色的變化.通過該實驗可以形象直觀地學習到二氧化硫的漂白性和二氧化硫漂白的可逆性，但此實驗是在敞口的開放性的試管中進行，加熱生成的有毒的二氧化硫氣體會污染環境.

1.5 性質的分析

教材實驗主要是從二氧化硫的溶解性、溶液的酸性、漂白性和還原性等幾個角度加以驗證，而對氧化性和酸性氧化物性質的證明并沒有涉及到.

2 實驗設計思路

針對教材演示實驗的分析，筆者查閱了大量文獻，在總結其他實驗裝置優缺點的基礎上，采用生活中常見的物品，如洗手液瓶、眼藥水瓶、淀粉空殼膠囊等將二氧化硫的制取和性質實驗進行了整合，可以用較少量的試劑，花相對較少的精力和時間進行學生分組實驗觀察分析二氧化硫的酸性、氧化性、還原性和漂白性等性質.實驗裝置如圖1所示，采用實驗室常見的滴瓶、生活中常見的廢棄眼藥水瓶和廢棄洗手液瓶相結合，完成二氧化硫的制取;采用淀粉空殼膠囊作為盛放驗證二氧化硫性質所需溶液的容器;采用溫水加熱滴瓶，能夠產生比較明顯的現象，來驗證二氧化硫水溶液漂白性的不穩定性和可逆性;采用廢棄洗手液瓶和事先在滴瓶底部添加的氫氧化鈉溶液作為二氧化硫的尾氣處理裝置.

3 實驗儀器與藥品

3.1 實驗儀器

實驗所需儀器為：滴瓶1個、滴管1個、淀粉空殼膠囊5個、廢棄洗手液壺2個、廢棄眼藥水的瓶1個、橡膠導管1節、塑料吸管、燒杯.

3.2 實驗所需藥品

濃硫酸（70%）、亞硫酸鈉固體（1g）、紫色石蕊試液、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、稀鹽酸、熱水.

4 實驗操作步驟

（1）如圖1所示，連接好儀器，并檢查裝置氣

密性.

（2）分別將5個淀粉空殼膠囊用雙面膠黏在滴瓶的四周（如圖2所示）.將裝好亞硫酸固體（約0.5g）的廢棄眼藥水瓶用雙面膠固定滴瓶底部.往滴瓶底部加入1mL氫氧化鈉溶液，并滴入2-3滴氯化鋇溶液.

（3）用塑料吸管分別吸取1-2滴品紅溶液、紫色石蕊試液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氯化鋇溶液加入淀粉空殼膠囊（加入2-3滴雙氧水）.

（4）在滴管周圍涂上凡士林，并放在滴瓶中，壓緊;然后在滴管和滴瓶的銜接處，滴上少許氫氧化鈉溶液.

（5）將事先裝入的濃硫酸壓入滴管中，隨即夾緊止水夾，觀察現象.待反應結束后，將滴瓶放入燒杯中，加入熱水加熱片刻.

（6）后續處理：實驗結束后，將氫氧化鈉溶液壓入滴瓶中，待充分反應后，取出眼藥水瓶，洗凈.

5 實驗現象及結論

（1）品紅溶液褪色，說明二氧化硫有漂白性;加入熱水片刻后，紅色恢復，說明二氧化硫水溶液漂白性是不穩定的并且是可逆的.

（2）紫色石蕊試液變紅但不褪色，說明二氧化硫水溶液顯酸性;另一方面也說明二氧化硫不能漂白指示劑.

SO2+H2OH2SO3H++HSO3-

（3）高錳酸鉀褪色，說明二氧化硫有還原性.

2MnO-4+5SO2+2H2O2Mn2++5SO2-4+4H+

（4）硫化鈉溶液產生淡黃色沉淀，說明二氧化硫有氧化性.

3SO2+2S2-（多）3S↓+2SO2-3

（5）加入雙氧水的氯化鋇溶液產生白色沉淀，待反應結束后，加入稀鹽酸，沉淀不消失，說明二氧化硫有還原性.

SO2+H2O2H++SO2-4

SO2-4+Ba2+BaSO4↓

（6）反應一開始，滴瓶底部就出現白色沉淀，說明二氧化硫是酸性氧化物，在堿性條件下生成亞硫酸鋇;待反應結束后，滴入稀鹽酸，沉淀不完全溶解，說明亞硫酸鋇被氧化成硫酸鋇，+4價硫的還原性較強.

SO2+2OH-SO2-3+H2O

SO2-3+Ba2+BaSO3↓

6 注意事項

（1）滴瓶底部加入的氫氧化鈉溶液不宜太多，否則會影響到品紅溶液的褪色效果.

（2）加入濃硫酸速率不能太快，防止亞硫酸鈉固體濺出，從而影響實驗結果.

（3）品紅溶液濃度不宜太大，否則會影響褪色效果.

（4）硫化鈉溶液一定要現配先用，否則影響淡黃色沉淀的觀察.

7 實驗創新之處及優點

7.1 方便簡潔性，操作簡單，安全性高

二氧化硫的改進實驗中采用濃硫酸（70%）和亞硫酸鈉固體制取二氧化硫，不用加熱，學生只需要將事先裝入的濃硫酸壓入滴管中即可開始實驗，將滴管與廢棄的洗手液瓶連接在一起，吸取濃硫酸極為方便，操作更簡單，學生不用直接接觸到濃硫酸，更有利于分組實驗的進行.

7.2 以小見大

用一個“小小的”實驗室隨處可見的滴瓶和廢棄的眼藥水瓶作為制取和檢驗儀器替代多個玻璃儀器的“串聯”結構，不僅簡化的實驗裝置，而且可操作性很強.利用生活中常見的廢棄不用的洗手液瓶、眼藥水瓶、淀粉空殼膠囊等物品進行實驗，不僅節約了實驗成本，而且很好的體現了化學來源于生活的意識，增強了學生回收再利用的環保理念.

7.3 節約藥品

用淀粉空殼膠囊替代試管.

由于淀粉空殼膠囊體積小，所需試劑量少，1-2滴即可，反應現象反而更加明顯.節約試劑的同時很好的體現了化學實驗的微量型，有利于學生將實驗向少量但現象明顯的方向改進.

7.4 環保性

空殼膠囊的主要成分是淀粉，過一段時間之后，淀粉遇到水溶液就會自然溶解，不需要過多的后續的處理，很環保;該實驗在滴瓶中進行，生成二氧化硫驗證其性質的過程中不會造成環境污染，且在滴瓶底部加入的氫氧化鈉溶液不僅可以進行尾氣處理還能很好的驗證二氧化硫是酸性氧化物這一性質.

7.5 一體性

該改進實驗讓制取到的二氧化硫同時和紫色石蕊試液、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液反應，從多角度認識到二氧化硫的性質，與教科書上的實驗相比，能更直觀全面地學習到二氧化硫的酸性氧化物的性質和氧化性.

7.6 普適性

該裝置稍加改進便可用于氯氣等其他氣體的制取和性質的檢驗.例如把亞硫酸鈉固體、70%的濃硫酸分別改成高錳酸鉀固體、濃鹽酸，可驗證氯氣的強氧化性和水溶液的漂白性，且漂白性不可逆.

參考文獻：

[1] 徐曉峰.二氧化硫性質實驗的改進[J].化學教學，2008（5）：13.

[2] 李猛，王世存，王后雄.二氧化硫性質實驗的一體化設計[J].化學教學，2015（12）：59～61.

[3] 譚大鵬.“二氧化硫的性質和作用”演示實驗的創新設計[J].中學化學教學參考，2019（9）：45-47.

[責任編輯：季春陽]