二氧化硫制取及性質檢驗實驗的改進

黃麗娟

一、項目背景

人教版高中《化學》必修1第四章第三節SO₂的水溶性和漂白性的演示實驗中，課前需要制備SO₂并收集保存于試管中。制取過程中藥品用量大，漂白實驗在敞開的環境中進行，有毒的SO₂氣體直接排放到空氣中，污染環境，危害師生健康，不符合綠色化學的理念。操作較為復雜，耗時長，而且教材中的實驗沒有涉及到SO₂的氧化性和還原性的驗證，不利于學生對SO₂性質的掌握和理解。

二、實驗設計思路

依據微型化實驗設計理念和遵循綠色環保思想，從日常生活中尋找一些替代性的實驗器材，補充教材中SO2氧化性和還原性的實驗，使實驗操作簡單化，藥品微量化，現象更明顯，將演示實驗轉變為學生實驗，培養學生觀察能力、動手能力、創新意識和環保意識。

三、實驗裝置創新及原理

Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O ??SO₂+H₂OH₂SO₃H⁺+HSO₃^-

SO₂+H₂0+品紅溶液無色物質，加熱后恢復到原來的顏色。

5SO₂+2H₂O+2Na₂S=3S↓+4NaHSO_{3 ?}2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O（尾氣吸收）

5SO₂+2H₂O+2KMnO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+2H₂SO₄SO₂+2H₂O+I₂=2HI+H₂SO₄

四、實驗步驟

（一）將塑料瓶底放在培養皿中，向塑料瓶底凹槽放入吸有品紅溶液的濾紙條和分別滴1～2滴紫色石蕊溶液、Na₂S溶液、酸性KMnO₄溶液、碘水溶液。

（二）用藥匙取少量無水Na₂SO₃晶體放在瓶蓋的中央，將其放在塑料瓶底中央。

（三）用膠頭滴管取少量濃硫酸插入連接一段乳膠管的漏斗頸部，（為了保證裝置的密封性，在漏斗頸口連接了一段乳膠管），將漏斗倒扣在塑料瓶底和培養皿之間，向培養皿中加入氫氧化鈉溶液不超過培養皿的邊緣（如圖1所示），擠壓膠頭滴管將濃硫酸滴加到無水Na₂SO₃晶體上，很快觀察到紫色石蕊溶液變紅、裝有Na₂S溶液的凹槽變渾濁有黃色物質析出、酸性KMnO₄溶液、碘水溶液、吸有品紅溶液的濾紙條均褪色。

（四）略提起漏斗，使二氧化硫被氫氧化鈉溶液充分吸收，用鑷子取褪色的濾紙條在酒精燈略加熱，顏色很快又恢復。（如圖2所示）

五、實驗創新點

（一）該裝置使用了生活中常見的百事可樂塑料瓶底及塑料瓶蓋做實驗器材，取材方便，又是二次利用，環保低碳節約，實驗成本低，值得推廣使用。

（二）同時制取出SO₂并檢驗其酸性氧化物、漂白性、氧化性和還原性。

（三）裝置、操作簡單，藥品用量少，實驗現象明顯，又節約了時間，產生的SO₂少，并用堿液吸收。

（四）該裝置還適用于其他氣體的制備及性質實驗中（特別是有毒氣體如氯氣、氨氣）。

六、使用效果

在實際的教學中，通過使用本裝置，實驗現象明顯，又節約時間，實驗效果良好，值得推廣使用。同時提高了學生的觀察能力、動手能力，培養了學生創新意識和環保意識。

滴加濃硫酸前后現象

加熱褪色后的濾紙條前后現象對比