楊國(guó)萍 齊俊林

摘要：現(xiàn)行化學(xué)教材中“硫在氧氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)，會(huì)產(chǎn)生有毒氣體二氧化硫，污染室內(nèi)空氣，不符合對(duì)現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境的要求。利用吸濾瓶、電烙鐵、燃燒匙、氣球等器材設(shè)計(jì)了一套封閉式實(shí)驗(yàn)裝置，很好地解決了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中二氧化硫的污染問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)，提高了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：硫；燃燒；二氧化硫；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

文章編號(hào)：1005 6629（2016）2-0069-04

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

硫在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)行九年級(jí)化學(xué)教材中的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)（如圖1所示），它能夠說(shuō)明硫能在氧氣中燃燒并產(chǎn)生藍(lán)紫色火焰的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。教材中的該實(shí)驗(yàn)方法盡管現(xiàn)象明顯，便于操作，易于觀察，能起到增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、提高教學(xué)質(zhì)量之目的，但由于此實(shí)驗(yàn)方法是在空氣中點(diǎn)燃硫粉，然后放入盛有氧氣的集氣瓶?jī)?nèi)燃燒。因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有毒的二氧化硫氣體，不僅在集氣瓶外產(chǎn)生，而且在集氣瓶?jī)?nèi)燃燒時(shí)還會(huì)從玻璃片與瓶口之間的縫隙中大量外逸，污染室內(nèi)空氣，影響師生健康，不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識(shí)，更不適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)保護(hù)環(huán)境、保證教學(xué)環(huán)境空氣質(zhì)量的要求。另外，在集氣瓶?jī)?nèi)制備氧氣，還需一套較為復(fù)雜的氧氣制備系統(tǒng)（如圖2所示），這不僅增加了工作量，而且浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間，影響了教學(xué)效率。多年來(lái)，盡管一些教師試圖對(duì)該實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，以解決生成物二氧化硫?qū)虒W(xué)環(huán)境的污染問(wèn)題，但收效甚微：有的改進(jìn)方法沒(méi)有徹底解決二氧化硫的污染問(wèn)題，即點(diǎn)燃硫粉還是在室內(nèi)進(jìn)行，仍會(huì)對(duì)教學(xué)環(huán)境造成—定的污染（如圖3所示）；有的實(shí)驗(yàn)方法不僅需要一個(gè)復(fù)雜的氧氣制備系統(tǒng)，而且用電爐絲加熱，方法較為笨拙，難于固定盛放硫粉的瓷片，給實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)諸多不便（如圖4所示）；還有的實(shí)驗(yàn)方法雖然對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了大膽改進(jìn)，并有一定的創(chuàng)意，即用注射器直接將氧氣吹到石棉網(wǎng)上燃燒的硫粉內(nèi)，但是該方法會(huì)造成更為嚴(yán)重的室內(nèi)環(huán)境污染問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)該實(shí)驗(yàn)存在的缺陷，我們將優(yōu)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)放在了解決氧氣制備的復(fù)雜性問(wèn)題和生成物二氧化硫的污染問(wèn)題上。用吸濾瓶作為反應(yīng)容器、用電烙鐵加熱并點(diǎn)燃硫粉、用氣球調(diào)節(jié)容器內(nèi)壓強(qiáng)等手段，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使得氧氣的制取、硫的點(diǎn)燃、硫在氧氣中燃燒和二氧化硫的吸收等過(guò)程均在同一個(gè)密閉裝置內(nèi)進(jìn)行，極大地簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免了二氧化硫?qū)虒W(xué)環(huán)境的污染。

3 實(shí)驗(yàn)用品

吸濾瓶（2500mL）1個(gè)、電烙鐵（35W）1把、燃燒匙1個(gè)、藥匙1把、大橡膠塞（14號(hào)）1個(gè)、接線板1個(gè)、藥匙1把、氣球1個(gè)、細(xì)線若干、酒精燈1盞、火柴1盒、松木條1根、打孑L器1套、圓木銼1把、錐子1把、玻璃片1塊、蠟燭1根、細(xì)線、防水絕緣膠布等

雙氧水（HO）、二氧化錳、硫粉、白色細(xì)河沙、凡士林、5%氫氧化鈉溶液

4 儀器加工

4.1 加工電烙鐵

取1把電烙鐵，將柄端的接線孔用石蠟封嚴(yán)后，再用防水絕緣膠帶將柄端緊密纏繞以防漏氣（如圖5所示）。

4.2 加工橡膠塞

取1個(gè)大橡膠塞，用打孔器和圓木銼在中央打一個(gè)下大、上小的圓形透孔（如圖6所示），其孔徑大小與電烙鐵柄相適應(yīng)（上孔直徑：1.2cm，下孔直徑：2.2cm）。取下電烙鐵的插頭，在橡膠塞的透孔內(nèi)裝入電烙鐵，然后再將插頭裝好。在透孔的一側(cè)用錐子扎一個(gè)透眼，然后裝入燃燒匙。調(diào)整燃燒匙的高度，使燃燒匙盛放硫粉時(shí)恰好使硫粉與電烙鐵的加熱頭相接觸（如圖7所示）。將橡膠塞上的燃燒匙金屬柄上涂抹凡士林，以減少上下抽動(dòng)時(shí)的摩擦力。

4.3 加工吸濾瓶

取1只氣球，在氣球內(nèi)注入5mL 5%氫氧化鈉溶液，然后將氣球用細(xì)線緊緊系在吸濾瓶的支管口上（如圖8所示）。

5 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示。

6 實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)象

（1）取30mL雙氧水，加入到吸濾瓶?jī)?nèi)，再加入5g左右的二氧化錳，片刻后產(chǎn)生氧氣，當(dāng)產(chǎn)生的氧氣將吸濾瓶?jī)?nèi)的空氣排盡（因氧氣的密度大于空氣的密度，可用向上排空氣集氣法收集氧氣），收集滿瓶（可用帶有余燼的木條放在瓶口處來(lái)檢驗(yàn)，當(dāng)余燼的木條復(fù)燃時(shí)，說(shuō)明氧氣已滿瓶）后，用玻璃片將瓶口蓋好，正放在桌面上。

（2）首先用藥匙向燃燒匙里裝一半白色細(xì)河沙，然后再裝滿硫粉。

（3）取下吸濾瓶上的玻璃片，將裝有燃燒匙、電烙鐵的橡膠塞緊緊塞在吸濾瓶的瓶口處（如圖9所示），調(diào)節(jié)燃燒匙的高度，使電烙鐵的下端恰好插在燃燒匙內(nèi)的硫粉里。

（4）接通電源，1～2分鐘后，可觀察到燃燒匙內(nèi)的硫粉先融化，然后被點(diǎn)燃（此時(shí)切斷電源，硫粉仍然燃燒），并發(fā)出藍(lán)紫色火焰，生成的氣體被吸濾瓶?jī)?nèi)的液體及氣球內(nèi)5%的氫氧化鈉吸收掉。用力下插燃燒匙的金屬柄，使燃燒匙內(nèi)正在燃燒的硫粉遠(yuǎn)離電烙鐵的下端，以防電烙鐵頭上的銅與硫粉發(fā)生反應(yīng)而被腐蝕，并且便于學(xué)生更清晰地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（5）待吸濾瓶?jī)?nèi)的二氧化硫全部被吸收完畢后，將吸濾瓶底部吸收二氧化硫的水（亞硫酸溶液）和氣球內(nèi)的液體（亞硫酸鈉溶液）倒在指定的容器內(nèi)，以免對(duì)環(huán)境造成污染。

7 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

“硫在氧氣中燃燒”實(shí)驗(yàn)裝置的研制，充分體現(xiàn)了構(gòu)思新穎、易于組裝、操作方便、現(xiàn)象明顯、綠色環(huán)保等現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念和特點(diǎn)。該裝置在教學(xué)中的應(yīng)用，可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和環(huán)保意識(shí)，提高課堂教學(xué)效果。

8 幾點(diǎn)說(shuō)明

（1）燃燒匙內(nèi)加入細(xì)河沙的作用：節(jié)省藥品，便于觀察，防止燃燒匙被腐蝕。

（2）吸濾瓶支管口上的氣球的作用有兩點(diǎn)：其一，起到自行調(diào)節(jié)瓶體內(nèi)壓強(qiáng)的作用，防止硫在氧氣中燃燒時(shí)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速增大，造成橡膠塞被頂出或瓶體炸裂，使實(shí)驗(yàn)失敗。其二，氣球內(nèi)的氫氧化鈉溶液可以將充進(jìn)氣球內(nèi)的二氧化硫吸收掉。

（3）裝置所使用的大號(hào)吸濾瓶，普通中學(xué)實(shí)驗(yàn)室一般比較少見(jiàn)，如若實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有備用，可以到市場(chǎng)上購(gòu)買。

（4）裝置使用完畢后，作為一個(gè)整體放在實(shí)驗(yàn)室指定位置，留作后用。