二氧化硫性質實驗聯合改進創新研究
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作者:楊學慧
【摘 要】二氧化硫性質是高中化學中必須掌握并且要求能熟練運用的一個知識點，本文設計的實驗儀器簡單常見且構造簡單，將二氧化硫的水溶性，二氧化硫水溶液的酸性，二氧化硫的還原性、漂白性（非永久性漂白）以及氧化性用一套聯合的實驗裝置一次性完全體現出來，一方面補充了人教版教材上缺少氧化性和還原性實驗的不足，同時和其他同類的研究相比，具有裝置簡單、操作簡單、現象明顯等特點，且對水溶性的實驗現象進行改進，有一定的趣味性。
【關鍵詞】二氧化硫;水溶性;酸性;漂白性;氧化性;還原性;創新
【中圖分類號】G623.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0-01
伴隨化石原料的燃燒，空氣污染問題進一步加劇，SO2就是一種主要的大氣污染物，是酸雨的重要來源。SO2一種重要的含硫化合物，是高中化學必修一中必須掌握并能熟練運用的一個知識點。人教版高中化學必修一[1]中設計實驗介紹了SO2的水溶性，水溶液的酸性以及漂白性實驗，但涉及到SO2的實驗室制法、氧化性和還原性沒有提及，并且SO2的水溶性實驗操作也不太方便。
本文計了一套實驗裝置，將二氧化硫的實驗室制法，水溶性，水溶液的酸性，漂白性、氧化性以及還原性一次性通過實驗加以驗證，并且實驗現象明顯，操作簡單，具有很好的可重復性，適合于老師演示實驗，也適合于學生的分組實驗。最重要的是整套裝置沒有二氧化硫的泄露，防止環境污染，有利于培養學生綠色化學的理念。
一、實驗部分
1.實驗原理[2]
SO2的制備：H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O
SO2的水溶性和酸性：SO2+H2O=H2SO3 H2SO3H++HSO3- HSO3-H++SO32-
SO2的氧化性：3SO2+2Na2S=2Na2SO3+3S↓
SO2的還原性：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
SO2的尾氣吸收：SO2+NaOH=Na2SO3+H2O
2.實驗用品
儀器：圓底燒瓶，10ml注射器，導管，具支試管，直型透明玻璃管，漏斗，燒杯，棉花，止水夾，分液漏斗，酒精燈，氣球，其他夾持裝置略。
試劑：70%硫酸溶液，亞硫酸鈉，紫色石蕊溶液，品紅溶液，酸性高錳酸鉀溶液，硫化鈉溶液，氫氧化鈉溶液
3.實驗步驟
裝置簡介：I部分為氣體發生裝置，II部分為二氧化硫的水溶性和酸性實驗部分，III部分為氧化性、還原性和漂白性的實驗部分，IV為尾氣吸收部分。
步驟：
（1）檢查氣密性。氣密性對本實驗至關重要，一方面SO2泄露造成污染，另一方面氣密性不好導致負壓形成不明顯，水溶性實驗現象觀察不到。方法：連接好裝置，用熱毛巾捂住圓底燒瓶，觀察氫氧化鈉溶液中有氣泡冒出說明氣密性良好。
?。?）將一定量70%硫酸加入分液漏斗，在燒瓶中加入適量亞硫酸鈉固體。在注射器中加入8-10ml紫色石蕊溶液，透過橡膠塞插到裝置II上。將沾有品紅溶液和酸性高錳酸鉀的溶液的棉球分別置于玻璃管中相鄰的位置，在玻璃管另外一端放置用聚乙烯膠囊盒盛裝的硫化鈉溶液（用膠囊盒的好處是透明，使用的量不多且現象明顯），將最右側的漏斗口置于氫氧化鈉溶液中，防止空氣污染。
?。?）打開止水夾K1和K2，將分液漏斗中的70%硫酸溶液加入燒瓶中，片刻可以觀察到裝置III中的兩個棉球均褪色，且硫化鈉溶液中出現黃色渾濁，用酒精燈在兩個棉球位置加熱，立刻可以觀察到品紅棉球恢復紅色，而KMnO4棉球不恢復紅色。
?。?）關閉止水夾K1和K2，將注射器中的紫色石蕊溶液注射1-2ml至試管中后松開，可以觀察到注射器自動注射石蕊溶液的現象，直至自動將全部石蕊溶液注射入試管中為止，且試管中溶液變成紅色。
二、結果與討論
1.整合性質實驗的優點
本文將SO2的實驗室制備，氧化性、還原性、漂白性、水溶性以及水溶液的酸性合并于一套實驗裝置來驗證，讓學生對SO2的性質有一個完整的把握。
2.實驗改進的特點
（1）SO2水溶性和其水溶液呈酸性的現象明顯，學生感受深切。
水溶性的實驗是將注射器中的石蕊溶液注射1-2ml至試管中，松開之后，由于二氧化硫易溶于水的性質導致內部壓強急劇下降，之后注射器自動注射溶液進入試管，現象明顯且對學生具有很強的吸引力，可以引起學生的極大興趣投入試驗。
?。?）SO2漂白性、還原性和氧化性現象明顯，并且讓漂白性和其他褪色反應對比鮮明，理解更深刻。
SO2的漂白性是體現在漂白浸有品紅溶液的棉花，加熱可以恢復原來的顏色。SO2的還原性在本實驗中體現在使浸有酸性KMnO4溶液的棉花褪色，加熱不能恢復。這兩個褪色現象是學生的一個難點，容易混淆，此處正好讓兩個褪色的現象形成對比，學生可以理解到SO2能讓品紅褪色并且可以恢復原來的紅色，體現的是其漂白性，而SO2讓酸性高錳酸鉀或者溴水褪色，體現的并不是漂白性，而是還原性。
本文設計的是一套SO2性質聯合實驗裝置，將二氧化硫的實驗室制法、二氧化硫的水溶性、水溶液的酸性、漂白性、氧化性以及還原性集成在一個實驗中，不用特殊裝置，實驗現象明顯，操作簡單。適合于中學化學教學中開展學生實驗，也適合于教師課堂的演示實驗。
參考文獻
[1]宋心琦，化學必修一[M].人民教育出版社，2007.
[2]劉媛媛，SO2性質實驗的創新改進[J].教學實驗與儀器，2016年11期.
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