“硫在氧氣中燃燒”實驗的優化設計

李慧靜　陳迪妹　陳彩鳳　凌雨平

[摘要]針對浙教版初中科學教材中“硫在氧氣中燃燒”演示實驗的不足，對實驗進行裝置的優化設計。使實驗藥品微量化，實現綠色化學實驗。改進后的實驗取得了較好的實驗效果。

[關鍵詞]硫在氧氣中燃燒 演示實驗 優化設計

一、問題的提出

在初中科學《氧氣的性質》一節中，“硫在氧氣中燃燒”是一個重要的教師演示實驗。但教材中介紹的實驗方法存在著以下不足：實驗過程中硫跟銅制燃燒匙會發生化學反應，使得銅制燃燒匙利用率降低；實驗結束后，沒有尾氣處理過程，二氧化硫自由擴散，污染空氣。于是，課題組通過實驗探究，對實驗進行了優化設計，使實驗藥品微量化，實現了綠色化學實驗。通過改進后的實驗裝置進行實驗教學取得了較好的教學效果。

二、實驗的設計

1.實驗儀器與藥品

實驗試劑：5%過氧化氫溶液、二氧化錳固體、硫粉、20%氫氧化鈉溶液；

實驗儀器：脫脂棉、注射器、集氣瓶（250mL）、與集氣瓶配套的木塞、玻璃燃燒匙、氣球、玻璃導管、藥匙、酒精燈等。

2.實驗裝置圖

3.實驗步驟和現象

（1）實驗準備：在與集氣瓶配套的木塞上打出兩個孔，可以塞進玻璃燃燒匙、玻璃導管。木塞上插入注射器。在玻璃導管上連接一個氣球，作為集氣瓶內氣壓的平衡裝置。

（2）加料：用脫脂棉包裹小半藥匙的二氧化錳固體放入集氣瓶底部，在注射器中加入15 mL 5%的過氧化氫溶液，逐滴滴加過氧化氫至包有二氧化錳的脫脂棉處，使之反應，產生氧氣。

（3）引燃：在玻璃燃燒匙中加入半匙硫粉，在酒精燈上對玻璃燃燒匙進行加熱，引燃后迅速放人集體氣瓶中將木塞塞上。

（4）實驗現象：硫粉在氧氣中劇烈燃燒，產生淡藍色火焰，同時氣球逐漸膨脹。

（5）尾氣吸收：取下過氧化氫注射器，換一只裝有20%氫氧化鈉溶液的注射器，注入氫氧化鈉進行尾氣吸收，不斷擠壓氣球使得氣球內的二氧化硫也能被充分吸收。

4.實驗注意事項

（1）集氣瓶中氧氣的產生最好同引燃硫粉的操作同時進行，可叫一學生上來幫忙，而且在引燃硫粉時盡量不要在空氣中停留太久，以免產生大量二氧化硫污染空氣。

（2）脫脂棉不宜太厚，放入后要壓平，不要接觸到燃燒匙，也不宜太薄，否則粉末會散開。

三、實驗改進優點

（1）反應實驗、氣體制備及收集均在一個集氣瓶中發生，裝置輕便，方便教師搬運與轉移，且裝置可反復利用，即可作為此反應的專屬裝置，充分體現了實驗的微型化、綠色化學和環保概念。

（2）不需要事先制取氧氣，便于操作，可以讓學生輔助操作，很好地調動了化學課的課堂氣氛。

（3）用氣球收集反應產生的二氧化硫氣體，后又用氫氧化鈉溶液直接從注射器注入，充分吸收內部多余的二氧化硫氣體，保護環境，防止氣體泄漏帶來環境污染。

（4）現場制備氧氣，并且制取時間短、濃度大，火焰顏色明顯，氣體迅速膨大，現象直觀明顯。

（5）用脫脂棉包裹二氧化錳固體，防止液體與粉末直接反應造成粉末在瓶內飛濺，并且脫脂棉的滲透作用使得二氧化錳與過氧化氫反應能夠緩慢進行，防止由于反應過于劇烈造成危險。

（6）將銅制燃燒匙改為玻璃燃燒匙，延長燃燒匙的使用時間，增加裝置的重復利用率。

四、裝置的應用

該裝置還可以應用于同一類型實驗的改進，即某些固體在氣體中燃燒，而氣體又可以通過固體和液體直接制取的實驗。該裝置具有操作簡單、氣體濃度大的優點。比如磷在氧氣中燃燒，也可用該裝置進行改進。若對該裝置做一定程度的改進還可用于其他實驗，是實驗改進中輻射思想的體現。