山东省沂南县第一中学 276300 杜忠昊
【摘 要】本文对二氧化硫制备和性质的简易化实验进行了探索研究，利用简易化的装置和少量的试剂材料设计一组实验，体现出二氧化硫的酸性、氧化性、 还原性、 漂白性等性质。实验安全性高、 操作简单、 现象明显，可以提高学生的独立思维和动手能力。
【关键词】二氧化硫；制备和性质；简易化实验
二氧化硫是常见的大气污染物，也是造成酸雨的主要成分。它是一种无色、具有强烈刺激性气味的有毒气体。二氧化硫的制备和性质实验在高中化学中是非常重要的内容。高中化学实验中利用亚硫酸钠和浓硫酸反应制备二氧化硫， 此实验反应快，很难控制反应的速率，验证二氧化硫性质的实验过程耗时长，容易泄漏出二氧化硫气体，影响教室内的空气质量。而且这个实验一般是老师做演示实验让学生观看，学生没有亲自动手操作，影响了学习效果。因此，探索简单便捷、高安全、低成本的微型简易化实验可以提高学生的动手能力，发展独立思维，激发学习兴趣。
1、二氧化硫的制备与性质实验原理
实验中制备二氧化硫采用亚硫酸钠粉末和浓硫酸反应，化学反应方程式是Na2SO3 + H2SO4 (浓) = Na2SO4 + SO2↑ + H2O。二氧化硫气体具有几个重要的性质，分别是酸性、氧化性、还原性和漂白性。
酸性: 二氧化硫气体能溶于水，溶液显酸性，能使紫色石蕊试液变成红色，还能和氢氧化钠反应。化学反应方程式是：SO2 + H2O = H2SO3SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
氧化性: 二氧化硫气体性质比较活泼，本身具有氧化性，能和硫化氢气体在一定条件下反应生成单质硫。化学反应方程式是：Na2S + SO2 + H2O = H2S↑ + Na2SO3
2H2S + SO2 = 3S↓ + 2H2O
还原性: 二氧化硫气体不但具有氧化性，还具有还原性，可以使酸性高锰酸钾溶液和溴水溶液褪色。化学反应方程式是：2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4+ 2H2SO4 SO2 + Br2 + 2H2O ＝ H2SO4 + 2HBr
漂白性: 二氧化硫气体除了具有以上性质外，还具有漂白性，能使品红试液和一些鲜花褪色。
尾气处理: 二氧化硫是具有强烈刺激性气味的有毒气体，需要进行尾气处理。化学反应方程式是：SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
2、实验器材和试剂
实验过程中所用到的实验器材和试剂为: 具塞玻璃管、蒸发皿、烧杯、注射器、橡胶管、橡皮塞、棉花。化学药品是: 亚硫酸钠粉末、 浓硫酸、 酸性 KMnO4 溶液、 硫化钠溶液、 紫色石蕊试液、 品红溶液、 氢氧化钠溶液。
3、实验装置及步骤
实验装置可按上图搭配。按图将装置安装好，首先检查装置的气密性。 方法是将空的注射器内的气体推进玻璃管，观察尾气回收装置中氢氧化钠溶液是否有气泡冒出。实验开始， 将注射器内的浓硫酸慢慢注射到蒸发皿中，根据反应情况，通过控制注射器加入浓硫酸的速率来控制实验反应速率，产生的二氧化硫气体依次与各种溶液反应，观察实验现象。最后利用氢氧化钠溶液吸收多余的二氧化硫。过后洗涤装置，整个过程没有任何污染，达到零排放。观察到的实验现象分别是紫色石蕊试液会变成红色，说明二氧化硫气体能溶于水，溶液显酸性，品红试液红色逐渐褪去但褪色速度较慢，说明二氧化硫具有漂白性，含有硫化钠溶液的棉花球表面颜色偏黄，可以观察到微量的黄色小颗粒，说明二氧化硫具有氧化性，能跟硫化钠反应生成单质硫， 酸性高锰酸钾溶液的紫色褪去，说明二氧化硫具有还原性。烧杯里氢氧化钠溶液中不断有气泡冒出， 说明有未反应的二氧化硫尾气排出，气泡消失说明二氧化硫逐渐被氢氧化钠溶液吸收完。采用这种简易化的实验进行二氧化硫的制备和性质实验，不仅节约实验用品， 安全性高、 操作简单、 现象明显， 还可以提高学生的独立思维和动手能力。本实验中采用注射器添加浓硫酸，可通过加入浓硫酸的量来控制产生气体的量， 通过注射器加入浓硫酸的速率来控制实验的反应速率，达到最佳的实验效果。在实验的最后进行尾气处理， 用氢氧化钠充分吸收二氧化硫， 无污染， 符合绿色化学的理念， 提高学生环保意识。
在实验过程中需要注意的问题：实验时用的品红溶液、硫化钠溶液、 紫色石蕊试液、高锰酸钾溶液的浓度都以稀为宜，剂量不可过多，溶液能被棉花球吸收不能滴出。否则二氧化硫消耗较多，造成药品浪费且影响实验的效果。亚硫酸钠粉末剂量要适当的大一些，以免制取的二氧化硫量不足使现象不明显。
4、本实验的优点
（1）在试剂用量方面，实验药品剂量比教材实验药品用量少，上述装置能一次性完成了二氧化硫的制备和二氧化硫气体的酸性，漂白性，氧化性，还原性等一系列性质的实验，节省时间，实验现象明显，有利于学生学习与理解记忆二氧化硫气体的有关性质，对知识点印象深刻。（2）在环境保护方面，本实验的装置是封闭式的，无污染，操作简单方便，体现了绿色化、微型化的实验宗旨。增强了学生的环保意识。
微型简易化实验省时、 省钱、 省力，在化学实验中将有广阔的前景和发展空间。最为重要的是学生自己可以设计、操作微型简易化的实验，提高了学生的动手能力，发展独立思维，激发学习兴趣。
【参考文献】
［1］雷琳，徐丽，姜梅，范志华. 二氧化硫性质实验改进——微型无害化实验演示发明与创新，2004.
［2］ 吴舒珍，何英. 对二氧化硫性质实验的改进. 蒙自范高等专科学校学报，2012.
论文作者:杜忠昊
论文发表刊物:《创新人才教育》2017年第5期
论文发表时间:2017/10/31
标签：二氧化论文; 溶液论文; 性质论文; 氢氧化钠论文; 酸性论文; 气体论文; 注射器论文; 《创新人才教育》2017年第5期论文;