快速环保的二氧化硫氧化性、还原性实验改进

徐萃

二氧化硫是高中化学必修Ⅰ元素化合物部分的重要物质，它的性质非常重要，而在现行教材中二氧化硫的制备没有涉及，二氧化硫的实验因考虑到其毒性都改用亚硫酸来代替，至于硫化氢的毒性更大以至许多老师是通过“口头实验”、“黑板实验”和“电脑模拟实验”来代替“动手实验”.也有很多化学教师同仁对实验进行了改进，但从使用的情况来看，仍有美中不足，如有的是需要另外制备二氧化硫、硫化氢（有污染），还有的改进的装置比较繁琐、操作不便、实验现象不够明显等问题.鉴于以上现行实验中所存在的不足，笔者对二氧化硫的实验进行了优化和改进，实验效果明显、设备简单、操作安全，比较适合教师在探讨二氧化硫制备、性质时的演示实验.

一、实验目的

1.通过实验探究使学生掌握科学的实验方法，培养学生的动手能力

2.通过实验让学生认识到二氧化硫具有较强的还原性同时也有较弱的氧化性

3.培养学生的创新意识和环保意识.

二、实验过程

1.实验仪器和药品

（1）大试卷1个、小试管（用喷灯吹个小孔）1个、具支试管一个、滴管三个，止水夹1个、铁架台2个（带铁夹）.

（2）亚硫酸钠固体（或亚硫酸氢钠）、70℅浓硫酸、稀盐酸、自制的硫化亚铁、氯化钡溶液、浸过氢氧化钠的棉花球、高锰酸钾溶液.

2.实验装置图

图1：小试管（用喷灯吹个小孔）

图2：本实验装置图

装置中所放的药品：

大试管：亚硫酸钠，小试管：硫化亚铁，具支试管：酸性高锰酸钾

滴管A：浓硫酸，滴管B：稀盐酸，滴管C：氯化钡溶液，具支试管口处：浸有氢氧化钠的棉花球.

3.实验步骤

（1）将装置按上图连接好，并检查装置的气密性，

（2）将大试管中装上亚硫酸钠，小试管中装上硫化亚铁，滴管B中装上稀盐酸，将小试管放入大试管中，滴管A中加入浓硫酸，后将大试管放到铁架台上.具支试管中加入高锰酸钾溶液，导管通到液面下.将浸有氢氧化钠的棉花球放在具支试管的支管口，滴管C中加入氯化钡溶液，后将具支试管放到另一个铁架台上.两者间用有止水夹的橡皮管进行连接.

（2）打开止水夹，挤压滴管A，让浓硫酸和亚硫酸钠反应，让二氧化硫通入高锰酸钾溶液，学生观察实验现象.

（3）观察到具支试管中的明显现象后，挤压滴管C，再观察具支试管中的实验现象.

（4）关闭止水夹，挤压滴管B，观察试管内的实验现象.

4.实验现象

（1）具支试管中的高锰酸钾溶液褪色，滴加硫化钡后有白色沉淀产生.

（2）在试管壁上附着淡黄色固体

5.实验反应原理及结果分析

原理：

二氧化硫制备：Na2SO3+H2SO4（浓）

Na2SO4+H2O+SO2↑

硫化氢制备：FeS+2HClFeCl2+H2S↑

二氧化硫的还原性：2KMnO4+5SO2+2H2OK2SO4+2MnSO4+2H2SO4

（或：SO2+Cl2+2H2O2HCl+H2SO4;SO2+2FeCl3+2H2O2FeCl2+H2SO4+2HCl）

硫酸根离子的检验：SO2-4+Ba2+BaSO4↓

二氧化硫的氧化性：2H2S+SO23S↓+2H2O

二氧化硫尾气处理：SO2+2NaOHNa2SO3+H2O

实验结果分析：

（1）高锰酸钾褪色，说明二氧化硫被氧化，二氧化硫具有还原性.加入硫化钡后有白色沉淀产生，证明二氧化硫被高锰酸钾氧化为正六价的硫酸根离子.

（2）试管壁上附着淡黄色固体，说明二氧化硫和硫化氢反应生成硫单质从而证明二氧化硫具有氧化性.

三、实验小结

1.本实验的注意事项

（1）浸有氢氧化钠的棉花球放在具支试管的支口处，防止少量的二氧化硫溢出造成污染.

（2）注意滴管C要比较长，其滴管的头要伸到浸有氢氧化钠的棉花球下面，否则硫化钡溶液不能滴入下面的溶液中.

（3）本实验结束后生成的硫酸钠应立刻清洗，以免生成十水合硫酸钠使得大试管破裂.

2.本实验的几点说明

（1）本实验中的硫化亚铁可自制，效果更明显.方法是用铁粉和硫粉按质量比56比32的比例混合（硫粉也可略过量）放在一个破试管中（下面不能破）用试管夹夹住放在酒精灯上加热一会，待红热后移开，反应结束冷却后取一小块沾有硫化亚铁的碎玻璃片.

（2）装置中的高锰酸钾也可用溴水、氯水、氯化铁等溶液代替，实验现象同样明显，同样也可以说明二氧化硫的还原性.

（3）本实验装置也可以做二氧化硫一系列的性质实验，可以讲到某一性质是做一个演示实验（只需要更换具支试管中的溶液），加深学生的印象，条理清晰.在设计这些实验时并没有把很多实验串联在一起做，主要是因为连在一起有一个显著地缺点，气体通过多个试管压强很大，二氧化硫没有一定的压力是办不到的，所以制备必须要加热，而且二氧化硫气体还会逃逸到空气中.

（4）如需要做一系列的演示实验时，除了需要更换具支试管外还需将滴管A改为针筒，方便浓硫酸的加入.

3.本实验的优点

（1）具有环保性.

二氧化硫以及硫化氢的制备都在密闭的装置中，后面少量的尾气也通过氢氧化钠处理掉了，拆卸装置或是更换具支试管时不会产生污染，体现了绿色化学的理念.

（2）具有快速直观性.

实验中涉及到的几个反应的反应速度较快，实验现象明显.且装置是用铁架台搭制，便于学生集中注意力清楚地观察到试管中的实验现象，让学生对于二氧化硫的氧化性、还原性的了解更加深刻.

（3）具有简约性.

本装置中将二氧化硫、硫化氢的制备都放在一个大试管中进行大大减少了药品的用量，仪器的组装也简单，减轻了准备实验的负担.

（4）具有可控性.

如要进行一系列的性质实验，教师可通过控制针筒中浓硫酸的用量来控制二氧化硫的量，讲完二氧化硫一个性质后通过更换具支试管中的药品、继续滴加浓硫酸产生二氧化硫进行下一个实验演示.