化学实验的绿色追求-不同价态硫元素的转化

化学实验的绿色追求-不同价态硫元素的转化
发布时间：2021-05-26T16:27:12.787Z 来源：《中国教工》2021年4期作者：杨立宁[导读] <不同价态硫元素的转化>是鲁科版必修一第三章内容杨立宁
山东省泰安英雄山中学
教材：鲁科版必修一第三章第二节第二课时【实验设计思想】
1.教材分析：<不同价态硫元素的转化>是鲁科版必修一第三章内容。

考察氧化还原知识的应用，掌握元素及化合物学习的一般方法，<实验室里不同价态硫元素的转化>是学生必做实验。

2.学情分析：动手操作少，未建立相应的化学观念。

但是学习热情高涨，乐于动手，对于奇妙的化学现象有强烈兴趣。

3.绿色化学：<化学实验的绿色追求>是人教版选修六《实验化学》第一单元的内容。

使化学实验更加简便、更加节约原料、对环境保护更为有利。

培养学生社会责任感。

【教材设计实验】
优点：使学生熟悉基本化学仪器的使用
缺点：所用仪器多；
组装困难；
课堂实践中难以做到学生亲自动手，多为演示实验或者视频演示，效果一般【实验设计理念】
<教师的化学实验教学活动>服务于<学生的化学实验学习活动>从而完成<化学实验学习任务>促进<学生化学学科素养的提升>。

【实验教学目标】
1.通过实验探究，掌握不同价态硫元素物质的转化方法和规律。

2.使学生在对化学知识本身的探索、学习过程中培养起环境保护意识，促进他们逐渐有意识的运用已学或将学的化学知识了解、思考人类所面临的日益恶化的环境问题。

【实验设计思路】
由于课本实验所用仪器多；组装困难；课堂实践中难以做到学生亲自动手，多为演示实验或者视频演示，效果一般。

基于绿色化学思想，受人教版选修六《实验化学》第一单元课题二<化学实验的绿色追求>中“氯气的生成及其性质的微型实验”的启发，鼓励同学们设计“不同价态硫元素的转化”的实验改进。

【实验教学内容】
1.微型化实验：实验室不同价态硫元素的转化
2.一体化实验：实验室不同价态硫元素的转化
3.一体化实验：NO2气体的制备并验证NO2与水的反应实验一：微型实验盒
同学们积极思考，联系生活实际设计出了“点滴板式”和“安瓿瓶式”，这些实验有操作简单，微型化等优点，但是二氧化硫的制备与性质检验分别进行，且不能完全密闭，需要多次实验。

所以我设计了<一次性饭盒+调色板+注射器>的微型实验盒。

实验原理：
调色盘的不同格子分别放置氢氧化钠的酚酞试剂、氯水、酸性高锰酸钾溶液、硫化钠溶液、品红溶液。

中间格子放置亚硫酸钠固体，密封。

从小孔用注射器注入浓硫酸，与亚硫酸钠固体反应。

观察现象。

实验器材：一次性饭盒+调色盘+注射器实验装置图：
实验过程：
1.向微型实验盒中分别放入：酸性高锰酸钾、氢氧化钠（酚酞）、Na2S溶液、品红溶液、NaSO3固体
2.从小孔注射进70%浓硫酸，观察现象
3.实验结束，从小孔注射进氢氧化钠溶液进行尾气处理
创新点：
1.微型：操作简单，现象明显
2.绿色：药品用量少，耗时短且现象明显，
3.高效：同时完成多个实验
4.经济：仪器易得，成本低，便于推广，
5.环保：实验在完全密封环境下进行，尾气及时处理
6.激趣：做分组实验，加强化学与生活的联系，激发学生创新热情
7.生活化：实验器材来自生活，增强化学与生活的联系。

缺点：缺少实验室常见化学仪器及其使用。

能不能设计一个能完成多种气体制备与性质检验的一体化实验装置呢？实验二：一体化实验装置
实验原理：通过“Y形试管+橡胶塞+医用三通+注射器+导管+气球”的组合。

通过控制三通阀的方向，实现了多种固-液制气并检验性质的一体化实验。

比如：SO2、Cl2、NH3、NO2等气体的制备和性质检验以及尾气处理，实验中用一个气球起到了平衡气压的作用。

【SO2的制备与性质检验】
实验器材：Y形试管+橡胶塞+医用三通+注射器+导管+气球
1.装置气密性检查。

通过调节三通器，检查各个方向装置的气密性
2.装药品。

在Y型试管底部分别放入亚硫酸钠固体和品红溶液，用镊子在Y型试管颈部放入湿润的酸性高锰酸钾试纸、石蕊试纸、湿润的Na2S试纸。

两个注射器分别吸入70%浓硫酸和氢氧化钠溶液。

3.组装仪器。

4.倾斜Y型试管，向其中注入浓硫酸，观察现象。

5.试验结束后，调节三通器，向其中注入氢氧化钠溶液，进行尾气处理。

【NO2的制备并验证NO2与水的反应】
实验装置：
实验过程：
1.检查装置气密性
2.装药品：Y型管两端分别装入铜片和浓硝酸；两个针管分别盛满水和空气；另外准备一针筒氢氧化钠备用
3.倾斜Y型试管，使浓硝酸进入铜片一端，充分接触，观察现象
4.待红棕色充满试管，将水注入装置内，观察现象，红棕色变浅或者退去
5.将空气注入装置内
6.将氢氧化钠注入装置内，进行尾气处理。

优点：
1.微型：操作简单，现象明显
2.绿色：药品用量少，耗时短且现象明显，
3.高效：同时完成多个实验；实现多种气体制备和检验。

4.经济：仪器易得，成本低，便于推广，
5.环保：实验在完全密封环境下进行，尾气及时处理
6.激趣：做分组实验，加强化学与生活的联系，激发学生创新热情。

缺点：水和空气的量的控制会使实验现象出现偏差；医用三通使用寿命有限，需要及时更换。

【教学效果评价】
以本实验改进为载体的课堂在教学比赛中被高度认可，获得“中国好教育”<全国特等奖>。

同学们思路开放，在化学学习中积极联系生活，对多个实验进行改进，兴趣盎然。

以下列举部分老师和同学们的改进实验：硫单质燃烧的实验改进；SO2溶解性的实验改进；生活中的胶体；疫情期间84和酒精混合的实验；家庭实验-自制半透膜；用粉笔自制p轨道；喷泉实验的改进等。

通过实验改进：同学们学习化学知识的同时，体会学习化学的乐趣，明确化学来源于生活并且服务于生活。

激发学生兴趣，鼓励学生创新精神，增强学生社会责任感，全面提升学生化学学科素养。