二氧化硫性质实验联合改进创新研究
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作者:杨学慧
【摘 要】二氧化硫性质是高中化学中必须掌握并且要求能熟练运用的一个知识点，本文设计的实验仪器简单常见且构造简单，将二氧化硫的水溶性，二氧化硫水溶液的酸性，二氧化硫的还原性、漂白性（非永久性漂白）以及氧化性用一套联合的实验装置一次性完全体现出来，一方面补充了人教版教材上缺少氧化性和还原性实验的不足，同时和其他同类的研究相比，具有装置简单、操作简单、现象明显等特点，且对水溶性的实验现象进行改进，有一定的趣味性。
【关键词】二氧化硫;水溶性;酸性;漂白性;氧化性;还原性;创新
【中图分类号】G623.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）21-0-01
伴随化石原料的燃烧，空气污染问题进一步加剧，SO2就是一种主要的大气污染物，是酸雨的重要来源。SO2一种重要的含硫化合物，是高中化学必修一中必须掌握并能熟练运用的一个知识点。人教版高中化学必修一[1]中设计实验介绍了SO2的水溶性，水溶液的酸性以及漂白性实验，但涉及到SO2的实验室制法、氧化性和还原性没有提及，并且SO2的水溶性实验操作也不太方便。
本文计了一套实验装置，将二氧化硫的实验室制法，水溶性，水溶液的酸性，漂白性、氧化性以及还原性一次性通过实验加以验证，并且实验现象明显，操作简单，具有很好的可重复性，适合于老师演示实验，也适合于学生的分组实验。最重要的是整套装置没有二氧化硫的泄露，防止环境污染，有利于培养学生绿色化学的理念。
一、实验部分
1.实验原理[2]
SO2的制备：H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O
SO2的水溶性和酸性：SO2+H2O=H2SO3 H2SO3H++HSO3- HSO3-H++SO32-
SO2的氧化性：3SO2+2Na2S=2Na2SO3+3S↓
SO2的还原性：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
SO2的尾气吸收：SO2+NaOH=Na2SO3+H2O
2.实验用品
仪器：圆底烧瓶，10ml注射器，导管，具支试管，直型透明玻璃管，漏斗，烧杯，棉花，止水夹，分液漏斗，酒精灯，气球，其他夹持装置略。
试剂：70%硫酸溶液，亚硫酸钠，紫色石蕊溶液，品红溶液，酸性高锰酸钾溶液，硫化钠溶液，氢氧化钠溶液
3.实验步骤
装置简介：I部分为气体发生装置，II部分为二氧化硫的水溶性和酸性实验部分，III部分为氧化性、还原性和漂白性的实验部分，IV为尾气吸收部分。
步骤：
（1）检查气密性。气密性对本实验至关重要，一方面SO2泄露造成污染，另一方面气密性不好导致负压形成不明显，水溶性实验现象观察不到。方法：连接好装置，用热毛巾捂住圆底烧瓶，观察氢氧化钠溶液中有气泡冒出说明气密性良好。
（2）将一定量70%硫酸加入分液漏斗，在烧瓶中加入适量亚硫酸钠固体。在注射器中加入8-10ml紫色石蕊溶液，透过橡胶塞插到装置II上。将沾有品红溶液和酸性高锰酸钾的溶液的棉球分别置于玻璃管中相邻的位置，在玻璃管另外一端放置用聚乙烯胶囊盒盛装的硫化钠溶液（用胶囊盒的好处是透明，使用的量不多且现象明显），将最右侧的漏斗口置于氢氧化钠溶液中，防止空气污染。
（3）打开止水夹K1和K2，将分液漏斗中的70%硫酸溶液加入烧瓶中，片刻可以观察到装置III中的两个棉球均褪色，且硫化钠溶液中出现黄色浑浊，用酒精灯在两个棉球位置加热，立刻可以观察到品红棉球恢复红色，而KMnO4棉球不恢复红色。
（4）关闭止水夹K1和K2，将注射器中的紫色石蕊溶液注射1-2ml至试管中后松开，可以观察到注射器自动注射石蕊溶液的现象，直至自动将全部石蕊溶液注射入试管中为止，且试管中溶液变成红色。
二、结果与讨论
1.整合性質实验的优点
本文将SO2的实验室制备，氧化性、还原性、漂白性、水溶性以及水溶液的酸性合并于一套实验装置来验证，让学生对SO2的性质有一个完整的把握。
2.实验改进的特点
（1）SO2水溶性和其水溶液呈酸性的现象明显，学生感受深切。
水溶性的实验是将注射器中的石蕊溶液注射1-2ml至试管中，松开之后，由于二氧化硫易溶于水的性质导致内部压强急剧下降，之后注射器自动注射溶液进入试管，现象明显且对学生具有很强的吸引力，可以引起学生的极大兴趣投入试验。
（2）SO2漂白性、还原性和氧化性现象明显，并且让漂白性和其他褪色反应对比鲜明，理解更深刻。
SO2的漂白性是体现在漂白浸有品红溶液的棉花，加热可以恢复原来的颜色。SO2的还原性在本实验中体现在使浸有酸性KMnO4溶液的棉花褪色，加热不能恢复。这两个褪色现象是学生的一个难点，容易混淆，此处正好让两个褪色的现象形成对比，学生可以理解到SO2能让品红褪色并且可以恢复原来的红色，体现的是其漂白性，而SO2让酸性高锰酸钾或者溴水褪色，体现的并不是漂白性，而是还原性。
本文设计的是一套SO2性质联合实验装置，将二氧化硫的实验室制法、二氧化硫的水溶性、水溶液的酸性、漂白性、氧化性以及还原性集成在一个实验中，不用特殊装置，实验现象明显，操作简单。适合于中学化学教学中开展学生实验，也适合于教师课堂的演示实验。
参考文献
[1]宋心琦，化学必修一[M].人民教育出版社，2007.
[2]刘媛媛，SO2性质实验的创新改进[J].教学实验与仪器，2016年11期.
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