略談哲學化學實驗的微型化設計
——二氧化硫性質的微型實驗

王偉峰

（上海市金山中學，上海）

二氧化硫的演示實驗是中學化學實驗的重點之一，演示實驗不僅能在新課講授中驗證化學反應的正確性，而且對于學生來說能夠更好地理解和記憶化學方程式的書寫。根據上海科技出版社高中一年級第二學期（試用本）第五章第一節中二氧化硫的一些性質實驗，在實驗過程中存在以下不足：實驗均在敞口儀器中進行，容易造成二氧化硫氣體的泄露導致污染室內空氣，對學生和教師的身體健康造成影響；要做二氧化硫的實驗必須先進行二氧化硫氣體的制取，而一般的二氧化硫氣體的制取裝置太大，不方便教師攜帶去教室進行演示實驗，而且大量的二氧化硫制取容易造成試劑的浪費。鑒于以上原因，筆者對二氧化硫性質的實驗進行以創設綠色環保的微型實驗的改進。

一、實驗儀器和藥品

實驗儀器：微型試管、橡膠塞、50mL注射器、小燒杯、試管夾、鑰匙。

實驗藥品：98%硫酸溶液、亞硫酸鈉固體、1mol/L稀硫酸、硫化亞鐵固體、10%氫氧化鈉溶液、品紅溶液、高錳酸鉀溶液（或溴水）、紅色小花一朵。

二、二氧化硫性質實驗

1.SO2具有還原性

在微型試管中倒入試管一半體積的高錳酸鉀溶液，蓋上橡膠塞；在50mL注射器中加入少量亞硫酸鈉固體，用注射器吸取約1mL濃硫酸，反應隨即開始，在注射器中有二氧化硫氣體產生。將注射器中產生的二氧化硫氣體緩緩注入微型試管中，試管中的高錳酸鉀立即褪色，將注射器拔出，待下個實驗繼續使用。實驗裝置如圖1。

圖1

2.SO2具有氧化性

先用空的注射器將蓋上橡膠塞的微型試管中的空氣抽出一部分，然后在50mL注射器中加入少量硫化亞鐵固體，用注射器吸取1mol/L稀硫酸約1mL，反應隨即開始，在注射器中產生硫化氫氣體，將產生的氣體注入上述微型試管中，待用；再將上次實驗用過的制取二氧化硫的注射器吸取1mL濃硫酸繼續制取二氧化硫，將該氣體注入上述微型試管中，立刻在試管壁上出現淡黃色沉淀。

3.SO2具有漂白性

在微型試管中倒入三分之一體積的品紅溶液，蓋上橡膠塞；操作同上，制取二氧化硫氣體，將二氧化硫氣體緩緩注入微型試管中，品紅溶液顏色逐漸變淺最后變成無色。用試管夾夾住微型試管，再將溶有二氧化硫氣體的品紅溶液在酒精燈上加熱片刻，品紅又恢復原來的紅色；移去酒精燈，然后震蕩一下微型試管，試管中的品紅溶液又褪色。該實驗可以反復操作2~3次，注入的二氧化硫氣體不宜太多，防止加熱以后氣體膨脹使試管爆裂或膠塞彈出。同樣的，可以在微型試管中放入一朵紅花，并在花朵上滴幾滴蒸餾水，然后注入二氧化硫氣體，片刻后發現紅花顏色變成白色，也能夠驗證二氧化硫的漂白性。實驗裝置如圖2。

圖2

三、實驗改進的優點和創新之處

該實驗經過設計和改進，操作簡單，裝置便于攜帶，實驗現象明顯，并且綠色環保，幾乎沒有有毒氣體的逸散，有效地減少了二氧化硫氣體的污染，并且節約藥品。在實際的教學過程中，特別是SO2的漂白性實驗，反復多次的變紅和褪色現象能夠清楚地解釋SO2的漂白原理，有很好的教學作用和效果，小花的褪色趣味實驗更是提高了學生的學習興趣，激發了學生的課堂積極性和思維能力。實驗結束以后，用過的注射器可以吸入一些氫氧化鈉溶液進行剩余氣體的處理，防止有毒氣體逸散到空氣中造成二次污染。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，但在日常的教學中由于一些化學物質的有毒、有害性，使教師漸漸缺乏了做實驗的熱情，學生缺少眼見為實的感官體驗，僅僅停留在課本或者視頻中的化學實驗是不夠真實的，學生對于物質性質的理解也不夠深刻，往往刻板地記憶實驗現象和結論。對于硫的單質及其化合物來說，二氧化硫作為硫的化合物的典型是連接硫單質和硫酸的重要樞紐，揭示了它們相互轉化的重要規律，能夠很好地使學生感受到物質并非是孤立存在的，而是相互聯系、互相依存的哲學思想。通過實驗對二氧化硫性質的探究來構建不同價態含硫物質之間的轉化關系網，加深對氧化還原反應規律的認知。高中化學中的許多物質性質實驗均可采用微型化設計。中學化學教學中化學實驗的微型化、環保化，既可發揮化學實驗在化學學科教學中的重要作用，也可幫助學生增強綠色、環保的理念，同時也可改變一些學生甚至教師中存在的“談化學色變”的觀念而遠離化學實驗，取而代之的是用動畫或視頻，削弱了化學學科的教育功能。新時代新技術新媒體的發展使教師的教學手段更加豐富、便捷，對于教師的演示實驗和學生的課堂實驗完全有可能通過教師的智慧變得更加方便和充滿趣味，化學實驗的微型化設計就是其中的一種方法。讓實驗教學回歸課堂，讓學生體驗充滿樂趣，讓核心素養得到彰顯，讓化學教學充滿魅力，我想這才是我們化學教育者的初衷吧！