改进实验——二氧化硫的性质实验

实验五实验改进与创新设计

——二氧化硫性质实验的改进实验目的：学会发现现行中学化学实验中的需要改进的问题；

学会进行实验改进。

基本内容：自行发现、选择需要改进的实验；

自行设计实验改进方案；

实验实施与实验问题发现及记录；

实验背景：

二氧化硫是高一教材元素化合物体系中一种重要的物质，它的典型性质在题目中涉及广泛，成为许多题目的载体。然而它又是一种典型的有毒大气污染物，危害人的健康．现行高中化学教材有关于二氧化硫性质的演示实验都是试管实验，且不能全面反映二氧化硫的性质，同时实验过程污染性较大，所以为了避免污染，同时使同学们对二氧化硫性质能深刻理解并培养实验的创新能力，现对SO2性质实验的装置进行了改进以创设绿色微型化化学实验。二氧化硫的性质实验涉及二氧化硫的制取和几个独立的性质实验。本实验把几个性质小实验组合在一起并在一个密闭空间里进行，避免了当堂制取气体的麻烦又节约了时间而且避免了造成空气污染，是一个节约、环保、微量、简便易行的实验改进。同时可以通过对比实验的方式培养学生观察、分析问题的能力。

人教版教材中实验的不足

教材中实验对二氧化硫漂白性质的实验一直采用以下操作：将二氧化硫水溶液通入装有品红溶液的试管中，品红溶液的红色褪去，再加热试管，红色又恢复，装置如下。由此教材得出结论：用二氧化硫漂白过的有色物质，在一定的条件下还可

以恢复原来的颜色，这是因为二氧化硫和某些物质化合生成的无色物质不稳定，容易分解而恢复原来的颜色。此实验存在三点不足：1.实验中使用的二氧化硫水溶液，是由前面一个验证二氧化硫能溶于水的实验而制得，其浓度很低，导致通入装有品红溶液后，溶液颜色难以退出，实验现象不明显；2.由于实验中使用的是二氧化硫水溶液来进行漂白实验，在前面学习、探究了氯气的漂白性后，学生容易产生疑问：究竟是二氧化硫气体还是二氧化硫水溶液使得品红溶液的红色褪去；3.实验采用试管来进行实验，在验证二氧化硫漂白性不稳定的实验中，试管加热分解出的SO2不经处理，直接排放入空气中会对环境造成污染。

同时现行高中化学教材只解说了二氧化硫易溶于水、能被氧气氧化两个性质实验，不能全面地反映出二氧化硫的性质，且实验比较单一，不利于调动学生的学习激情，也没有体现S02气体对环境影响。

实验改进后的优点

1.利用针筒将品红溶液注射到集满SO2气体的试管中，现象明显，同时可实现对比实验，深化学生对SO2漂白性的认识。

2.对S02性质进行了封闭式实验，减少实验过程中SO2气体对教室环境的污染，增强学生的环保意识。

3.实验装置简单，设计科学，操作方便，体现了化学实验教学的简约原则

实验原理：

二氧化硫是最常见的大气主要污染物之一。常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大。二氧化硫的性质是高中化学教学的重要内容，它包括二氧化硫的“酸性”、漂白性、还原性与氧化性。

1.实验室通常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫：Na2SO3+H2SO4= Na2SO4+SO2+H2O。

2.二氧化硫是酸性氧化物，溶于水后，溶液显酸性，可使蓝色石蕊试纸变红。

3.二氧化硫具有漂白性，能与品红溶液中有色物质结合生成无色不稳定的物质，因此，加热后，二氧化硫重新逸出，无色溶液重新变为红色。

4.二氧化硫具有还原性，能与氧化物酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，使高锰酸钾溶液褪色。二氧化硫中的硫元素由+4价变为+6价。

2KMnO4＋5SO2＋2H2O ＝K2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4

5.由于二氧化硫中的硫元素是+4，这决定了二氧化硫不仅具有还原性，同时还具有氧化性，它既可以跟强氧化剂（酸性高锰酸钾）反应，也可以跟强还原剂硫化钠反应。Na2S + SO2+ H2O = H2S +Na2SO3 2H2S+ SO2 = 3S + 2H2O

实验药品与仪器：

药品：浓硫酸亚硫酸钠固体蓝色石蕊试纸高锰酸钾溶液品红溶液硫化钠溶液

仪器：铁架台分液漏斗锥形瓶带胶塞的试管注射器酒精灯具支试管滤纸

实验装置图：

实验步骤：

1.制备SO2气体

a.连接好装置,并检查气密性

b.取一定量的Na2SO3晶体于烧瓶中，并量取适量的浓H2SO4注入分液漏斗中

c.将分液漏斗活塞打开，流入适量浓H2SO4(因为反应速度极快,视反应速度快慢,调节浓H2SO4注入速度)与Na2SO3晶体反应。

d.在通风橱中收集SO2气体。

由于本次实验主要是验证SO2的性质，因此采用了简易装置制备SO2气体。装置图如下。

实验步骤：往试管中添加适量的Na2SO3晶体，并量取适量的浓H2SO4注入到试管中，塞进塞子，收集SO2气体。利用湿润的蓝色石蕊试纸检验气体是否集满，收集好的二氧化硫要用塞子紧紧塞住备用，导管通入装有氢氧化钠溶液的烧杯中。

注意事项：1.SO2气体的制备实验整个过程都需要在通风橱里进行。

2.由于SO2气体有毒，集满后，应将残余的SO2气体通入到NaOH溶液

中进行尾气处理。

2．稀释品红溶液

为了缩短反应时间，让反应现象更明显，在验证SO2具有漂白性的实验之前，对品红溶液进行稀释，如果浓度太高，反应现象则不是非常的明显。

3．组装实验装置

将沾有Na2S溶液的滤纸、湿润的蓝色石蕊试纸以及沾有酸性KMnO4溶液的滤纸,依次放在硬质试管中，连接好装置，并检查其气密性。

4.验证二氧化硫的漂白性及还原性、氧化性

a．利用针筒将稀释后品红溶液注射到装有SO2气体的具支试管中，震荡试管，观察实验现象，并与稀释后品红溶液进行对比。

b．将漂白后的品红容溶液固定在铁架台上，连接好验证实验装置。

c．点燃酒精灯，注意观察品红溶液的颜色变化及硬质试管中的湿润蓝色石蕊试纸和沾有不同试剂的滤纸的颜色变化。

实验现象：

1.用注射器向集满二氧化硫的试管中注入适量的品红溶液，震荡后，发现溶液颜色褪去。