王秀榮

摘要：針對二氧化硫的制備與性質實驗的一些不足作改進。將二氧化硫的制備與多個性質實驗及尾氣吸收等結合在一起進行一體化設計，使整個實驗裝置密閉、操作簡單、現象明顯、幾乎無二氧化硫氣體殘留。該實驗集微型化和綜合性于一體，既節(jié)約試劑、現象明顯，又可控速率、有益環(huán)保。

關鍵詞：二氧化硫制備；性質實驗；一體化設計；套管裝置；實驗改進

文章編號：1005–6629（2017）10–0049–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

二氧化硫氣體的制備與性質是高中化學的重要知識。不同版本的教材[1～3]對相關實驗均分段設計，教學中每個性質實驗均需提前制備并收集好二氧化硫，這樣的設計雖然具有較強的教學示范性，便于教學中分析研究，但實驗中稍有不慎極易造成二氧化硫氣體泄漏，引起環(huán)境污染，危害師生的身心健康。實驗室制備二氧化硫氣體的常用試劑是亞硫酸鈉固體和濃硫酸（75%左右），多次實驗后發(fā)現，反應最初較為劇烈，但隨著反應的進行常因亞硫酸鈉固體發(fā)生板結而使產生氣體的速率大大減慢，因而氣體生成速率不易控制。另外，二氧化硫氣體的收集與驗滿教材中也沒有給出明確具體的指導方法，造成教學中眾說紛紜，且大多較為復雜。諸如此類的因素使二氧化硫氣體的制備與性質實驗在實際教學中難以順利地廣泛開展，教師大多采用視頻實驗代替演示實驗，學生分組實驗基本不做。如何改進二氧化硫氣體的相關實驗，提高實驗的課堂演示率，使學生真切感受二氧化硫氣體的性質，無論對于當前的實驗教學還是防治環(huán)境污染都是一個亟待解決的問題。查閱文獻資料發(fā)現，不少學者曾對二氧化硫氣體的制備與性質實驗進行過相關研究[4～10]，但研究選取的角度各不相同。筆者根據多年的教學實踐結合當前大力提倡的綠色環(huán)保理念，運用常規(guī)儀器和試劑對二氧化硫的制備與性質實驗進行了新的設計，集二氧化硫氣體的制備及性質實驗于一體，實現了實驗的微型化與一體化。

2 二氧化硫氣體的制備與性質實驗新設計

2.1 設計目的

本實驗設計運用常規(guī)儀器與試劑將二氧化硫氣體的制備與多個性質實驗及尾氣吸收結合在一起，進行一體化設計，使整個實驗裝置密閉、操作簡單、現象明顯，大大提高二氧化硫氣體實驗的演示效率，同時實驗設計局部微型化，既節(jié)約試劑，又有益環(huán)保。

2.2 實驗原理

2.3 實驗儀器及試劑

實驗儀器：具支試管、注射器、干燥管、小試管、小燒杯、酒精燈、止水夾、三通、鐵架臺

實驗試劑：濃H2SO4、飽和Na2SO3溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、Na2S溶液、NaOH濃溶液、pH試紙、鮮花、紅布條、蒸餾水

2.4 實驗裝置及說明

（1）如圖1連接好裝置，檢查裝置氣密性。將第一支具支試管左側開關關閉，右側三通上開關關閉，向上拉注射器活塞一段距離，松開，若注射器活塞又回歸原位，說明左側制備裝置氣密性良好；然后用手捂住右側具支試管，觀察裝置右側小燒杯內干燥管口是否有氣泡冒出或液面下降，若有，松開手，待試管冷卻后干燥管內的液面上升或恢復，則說明右側性質實驗裝置氣密性良好。反之，則氣密性不好。

（2）在左側具支試管中加入10mL飽和Na2SO3溶液，注射器內吸入2mL濃硫酸，塞在該具支試管口。

（3）在另一支具支試管內加入2mL酸性KMnO4溶液，將盛有2mL品紅溶液的小試管慢慢放入該具支試管內，組成套管，兩者液面差明顯，便于對比觀察兩種溶液的顏色變化。

（4）在雙孔橡皮塞上安裝雙導管，將紅布條、pH試紙分別用膠帶固定在導管外壁上，然后用水潤濕，再將雙導管分別插入小試管內外的溶液中。

（5）在一只干燥管中加入約1mL Na2S溶液，在干燥管大口端放幾片鮮花瓣，將干燥管固定在第二支具支試管支管口處，另一端連接裝有NaOH濃溶液的小燒杯。

（6）用50mL的注射器吸入空氣，將注射器針頭扎入第一支具支試管內，留待處理反應后裝置內殘留的SO2氣體。

2.5 實驗步驟及現象分析

（1）打開三通，將注射器內的濃硫酸緩慢滴入飽和Na2SO3溶液中，可以看到迅速產生無色氣體，觀察右側套管和干燥管中的現象。

（2）當上述現象均出現時，停止滴加濃硫酸，旋轉三通，關閉左側氣體發(fā)生裝置，對盛有品紅溶液和KMnO4溶液的套管加熱，觀察現象。

加熱后，品紅溶液很快恢復紅色，酸性KMnO4溶液顏色無明顯變化，說明SO2使兩種溶液褪色原理不同。加熱時品紅溶液受熱程度明顯弱于酸性KMnO4溶液，但品紅溶液紅色很快恢復，冷卻后又褪色，不僅充分說明兩者褪色原理不同，而且驗證了SO2的漂白作用具有可逆性和暫時性。KMnO4具有強氧化性，SO2具有還原性，兩者相遇因發(fā)生氧化還原反應而使KMnO4溶液紫色褪去。上述實驗現象說明SO2使品紅溶液褪色表現漂白性，使高錳酸鉀溶液褪色表現還原性。

（3）實驗完畢后，用大注射器不斷地吸取空氣并推入裝置內，將裝置內殘留的SO2氣體鼓入NaOH濃溶液中進行吸收，實現有毒氣體零排放。實驗過程中，為使產生的SO2氣體盡量多地進入性質實驗裝置，加快反應速率，也可將大注射器內的空氣推入。endprint

2.6 實驗新設計及意義

（1）實驗設計綜合性強。SO2氣體的制備與性質實驗及尾氣吸收結合進行一體化設計，不僅裝置部分設計微型簡單（僅用了10mL Na2SO3飽和溶液和2mL濃硫酸），且多個性質實驗同步進行，省時，實驗可控性強，非常適合課堂教學演示。

（2）創(chuàng)新設計套管。本實驗運用一支具支試管做SO2氣體的制備實驗，另一支具支試管做SO2的性質實驗，并在該試管內放置一支小試管，組成套管，將品紅溶液和KMnO4溶液分別加入小試管內外，且使兩種液面存在高度差，實驗現象明顯，對比度高，便于對品紅溶液和KMnO4溶液褪色原理進行探究。

（3）巧妙使用注射器。運用注射器檢查裝置氣密性，方法突破常規(guī)，操作簡便易行；制備SO2時，用注射器加濃硫酸并根據實驗需要隨時控制SO2的生成速率和生成量，反應后也可以用注射器對裝置內殘留的SO2加壓進行尾氣處理。

（4）實現尾氣零排放。該實驗將SO2氣體的制備與性質實驗設計在一個密閉裝置內進行，SO2不會逸散，綠色環(huán)保。裝置最后的尾氣吸收改用NaOH濃溶液，吸收效果好；性質實驗完畢后，用大注射器向反應裝置內不斷地鼓入空氣，將殘留的SO2完全趕入NaOH溶液中使其充分吸收。該過程可以重復操作，確保實驗中無SO2氣體殘留，實現有毒氣體零排放，非常有益環(huán)保。

該實驗不僅在SO2氣體的制備方法上進行了改進，將Na2SO3固體改為飽和溶液，使制備SO2氣體的速率變得更快，消除了板結現象，使可控性更強，而且創(chuàng)新設計套管裝置，進行SO2系列性質研究，充分展示了SO2的酸性、氧化性、還原性及漂白作用的選擇性與暫時性等，并對SO2使KMnO4溶液和品紅溶液褪色的原理進行了對比研究。該實驗綜合性強，設計微型巧妙、現象明顯、可控性強、對比度高。

參考文獻：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：70～74.

[2]王磊主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）（第3版）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：12～15.

[3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）（第2版）[M].南京：江蘇教育出版社，2007：38～45.

[4]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.

[5]侯立平，王培明，齊俊林.二氧化硫的制取與性質實驗一體化的創(chuàng)新設計[J].化學教育，2013，34（11）：71，76 .

[6]熊言林.二氧化硫系列演示實驗的設計[J].化學教育，2001，22（12）：27，37.

[7]楊曉東.二氧化硫制取和性質實驗的微量化改進[J].化學教學，2012，6：47～48.

[8]吳蜜璇，鄭澤彪，衷明華.二氧化硫制備和性質的微型一體化實驗裝置設計[J].江西化工，2015，（3）：252～253.

[9]馮文韜，李鳴建，馮惠，馮長君.二氧化硫制備和性質的綠色化實驗研究[J].廣州化工，2015，（12）：204～205.

[10]關寧，張麗霞.綠色化學理念下氨氣、二氧化硫的制取及性質實驗的改進[J].化學教與學，2016，（4）：94～96.endprint