二氧化硫的制取与性质的微型实验设计

浙江省衢州第二中学(324000) 张 胜 王 飞

浙江省衢州第一中学(324000) 毛 艺

苏教版必修一P88页“二氧化硫的制备和性质”课程容量大、性质实验多，是学生学习的重点和难点。二氧化硫是一种有刺激性气味、有毒、污染空气的气体，应尽量避免在高中课堂现场大量制备。而教材中逐一验证二氧化硫的性质实验过程繁琐，浪费药品，耗时长，不利于本节课的知识展开。

查阅了相关的教学案例，实验所需的二氧化硫气体要么提前由实验室制备，要么教师在课堂现场制备。前者在观察二氧化硫的物理性质后，基本用二氧化硫的水溶液代替二氧化硫气体进行其化学性质探究，但二氧化硫的水溶液主要成分是亚硫酸，并且部分亚硫酸容易被空气氧化，不利于后续与氯化钡的实验检验；后者由于现场制备会产生大量有毒有害的二氧化硫气体，对学生和教师身心不利。如果每个班都自制，污染和药品浪费会放大，而且大量时间浪费在搭建组装实验上，不利于当前的教学。为了简化教学实验，结合当前课堂实际，设计如下实验。

1 实验用品

实验材料：培养皿(直径60 mm 1个，直径75 mm 1个)、表面皿(直径70 mm 1个，直径80 mm 1个) 、玻璃板(边长100 mm×100 mm 1个)、硬质试管2支、5 mL 针筒 (带弯针头)、空矿泉水瓶1个500 mL、药匙、滤纸1张(直径10 cm)、酒精灯，烧杯(50 mL 2个，100 mL 1个)、保鲜膜和橡皮筋。

实验试剂：亚硫酸钠固体、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、硫化钠溶液、紫色石蕊试液、品红溶液、氢氧化钠溶液。

2 实验过程与现象

2.1 实验室收集二氧化硫气体

在实验室通风橱中利用图1装置制取二氧化硫干燥气体，准备好干燥洁净的500 mL空矿泉水塑料瓶和30 mL大试管，分别收集，并用湿润的pH试纸验满，验满后矿泉水瓶用盖子盖紧，大试管用保鲜膜和橡皮筋包扎严实，如图2所示。

2.2 课堂演示二氧化硫气体的物理性质

展示实验室收集的二氧化硫气体的矿泉水瓶，让学生观察二氧化硫的颜色、状态，并正好打开盖子，让学生扇闻气体的气味。利用所学知识m=ρV确定二氧化硫气体密度大小，最后用50 mL小烧杯向矿泉水瓶中倒入20 mL水，迅速盖紧盖子，充分振荡，让学生观察二氧化硫气体的溶解性。

归纳总结：二氧化硫气体是无色有刺激性气味、密度比空气大的有毒气体，观察到矿泉水瓶迅速瘪下去，甚至收缩时有响声，让学生感受到二氧化硫气体易溶于水。

2.3 课堂演示二氧化硫气体的化学性质

以往的做法是将上述气体的水溶液，依次检验二氧化硫的酸性(讲述酸性氧化物的通性)、氧化性、还原性和漂白性，实验内容多，而且操作复杂(尤其是二氧化硫的水溶液久置空气中会被氧化，与氯化钡反应会有难溶于盐酸的沉淀产生)。

实验1：取上述实验的水溶液，让学生用pH试纸测溶液的pH。结果pH=3，呈酸性。

实验2：用图3-d、3-e、3-f装置课堂制备二氧化硫气体，并检验其酸性、氧化性、还原性和漂白性。将滤纸剪成1 cm×2 cm的长条若干，依次用①硫化钠溶液、②酸性高锰酸钾溶液、③紫色石蕊试液、④品红溶液浸染，贴在表面皿内壁，如图3-a所示；另取培养皿，向里面加入3药匙硫化钠固体，小心滴加2胶头滴管的浓硫酸，然后将上述处理好的表面皿倒扣在培养皿上，呈现在展台的玻璃板上(事先在玻璃板上垫1张滤纸)如图3-b所示。

将浓硫酸滴入培养皿后，浓硫酸与亚硫酸钠反应，产生无色气体二氧化硫，该气体可使倒扣在上方的表面皿内的4张试纸产生对应的现象，如图3-c所示。

实验3:如图4进行二氧化硫与氯化钡溶液的反应。用注射器吸取5 mL氯化钡溶液注入到装有二氧化硫气体的大试管中，充分振荡，观察实验现象。没有明显现象，说明二氧化硫气体与氯化钡溶液不能反应。

向实验1二氧化硫气体水溶液中加入5 mL氯化钡溶液，充分振荡，观察实验现象。溶液变浑浊，说明有少量白色沉淀产生，再加入5 mL盐酸，沉淀不溶解，证明生成的白色沉淀是硫酸钡。

用注射器分别向2支试管中注射2 mL双氧水溶液，均出现大量白色沉淀，再加入5 mL盐酸，沉淀不溶解，说明生成的白色沉淀是硫酸钡。密封的目的是为了获取现配亚硫酸溶液，减缓其氧化，实验说明二氧化硫气体与氯化钡溶液不能反应，但在空气中暴露一段时间后已被氧气氧化生成硫酸，而双氧水的氧化性更强，生成更多硫酸钡白色沉淀。

3 实验优点

(1)采用实验室事先集中制备二氧化硫气体进行二氧化硫的性质探究实验，更加符合中学化学教学实验的要求，不仅避免了课堂现场安装装置的复杂性、避免了浓硫酸实验危险性、避免了产生过量的二氧化硫气体对现场学生的毒害，而且节约了课堂宝贵时间，节省了药品用量。

(2)采用微型实验课堂现场制备少量的二氧化硫并进行性质实验，操作简单、现象明显，甚至有条件的学校还可以开展分组实验，有利于学生实验探究能力的培养。微型一体化实验不仅节约实验用品，无污染，安全性高、可行性强，充分体现绿色化学的理念，还可以提高课堂演示效果和学生的学习效率，增强学生环保意识。

(3)该一体化微型实验装置可以推广到其他气体的制备及性质实验中，如氯气、氨气、乙烯、乙炔等，也可以推广到卤代烃(氯乙烷)的消去和取代反应中。