硫化氢燃烧实验的新设计

曹爱娟 王建芬

摘要： 对旧版教材中硫化氢在空气中燃烧的实验方法进行改进，利用可乐瓶、漏斗、干燥管、具支試管、玻璃管和微型吸气泵等材料设计新的实验装置。利用新的实验装置可以使硫化氢气体的制备、燃烧、生成物的检验以及有毒气体的吸收一体化完成，增加了实验的可观察性，提高了教学效率。

关键词： 硫化氢制备； 硫化氢在空气中燃烧； 空气污染； 实验设计

文章编号： 10056629（2018）9007203 中图分类号： G633.8 文献标识码： B

1 提出问题

硫化氢气体是一种有毒的可燃性气体，在空气充足或不足的情况下燃烧时，分别生成二氧化硫和水或单质硫和水。一些老版中等化学教材[1～3]为了验证上述结论，针对硫化氢在空气中燃烧进行了实验设计，虽然版本不同，但其实验方法并无差异。作为教材的编著者和化学教育工作者的初心都是一样的，他们试图通过实验证明硫化氢在空气中燃烧时有两种不同的物质生成，并通过实验激发学生的学习兴趣，培养学生的感性认识，加深学生对知识点的理解和记忆。但笔者通过多年教学实践发现，这些老版中等化学教材中的实验方法虽然简单，但存在以下三点不足： 其一，由于时代的不同以及对实验的要求不同，实验方法陈旧，没有考虑到实验时硫化氢、二氧化硫对教学环境的污染问题，化学界同仁们对此也没有更多的探讨，由此可见，解决实验的污染问题难度较大；其二，用蒸发皿（或玻璃片），使蒸发皿底靠近硫化氢火焰时，因蒸发皿的颜色与单质硫的颜色相近，况且即使生成了单质硫也很容易被点燃，因此，很难观察到蒸发皿底发生的现象；其三，硫化氢在空气中充分燃烧生成的二氧化硫气体无法通过化学方法进行检验。为此，现行高中化学教材[4]对硫化氢在空气中燃烧实验作了删减，且没有设计新的替代实验。这种消极的处理方法，不利于扩展学生的知识视野和培养学生的核心素养。作为正在教学一线耕耘的化学教育工作者应该对硫化氢在空气中燃烧的实验重新进行设计，进一步探究新的实验方法，从而解决实验存在的各种问题，努力为教学服务。我们利用可乐瓶、漏斗、干燥管、具支试管、玻璃管和电动微型吸气泵等制成的新实验装置可以使实验存在的问题得到圆满的解决。

2 设计理念

做好硫化氢在空气中燃烧的实验，我们认为在遵守化学实验创新原则的基础上必须重点解决以下五个问题： 一是硫化氢的制备装置应该具有可控性；二是能够很好地解决残余硫化氢和二氧化硫的污染问题，使实验达到绿色环保要求，保障师生的身体健康，增强学生的环保意识；三是反应生成的二氧化硫必须通过合适的化学试剂进行检验，使实验结果更具说服力；四是硫化氢不完全燃烧生成的单质硫可观察性要强，使观察者能一目了然；五是实验装置力求取材容易、制作简单、设计合理、组合巧妙、易于操作、重复性好且可靠安全。

3 设计方法

根据硫化氢在空气中燃烧实验的设计理念，实验的设计方法如下：

（1） 可以利用可乐瓶和干燥管制成可控性硫化氢气体发生装置，确保实验的顺利进行。

（2） 利用具支试管内的氢氧化钠溶液吸收多余的硫化氢和二氧化硫气体。

（3） 利用干燥管内用品红试液润湿的脱脂棉团颜色变化检验生成的二氧化硫。

（4） 通过在火焰上套有的玻璃管观察单质硫的生成。

（5） 使用电动微型真空泵（吸气泵），强行使二氧化硫通过二氧化硫检验系统以及硫化氢、二氧化硫的吸收系统，为气体的检验、有毒气体的吸收提供保障。

4 实验原理

（1） 硫化亚铁与稀硫酸反应生成硫化氢气体

5 实验方案

5.1 实验材料

12V电动微型吸气泵（如图1所示）1个、玻璃漏斗1个、单球干燥管2支、具支试管（2×20cm）1支、2号单孔胶塞2个、3号单孔胶塞2个、矿泉水瓶1个、玻璃尖嘴1支、直角玻璃管2根、玻璃管2根、酒精灯1盏、火柴1盒、两通玻璃管（2×10cm）1根、试管夹1个、铁架台1个、十字夹、铁夹、橡胶管、脱脂棉、打孔器

硫化亚铁、15%稀硫酸、10%氢氧化钠溶液、品红试液

5.2 材料加工

（1） 取1只矿泉水瓶，用打孔器在其上部打一个小圆孔（如图2所示），作为硫化亚铁与稀硫酸反应的控制器。

（2） 取1个玻璃漏斗，在酒精灯上将其尾部弯成1个90°的直角（如图3所示）。

5.3 实验方法

5.3.1 硫化氢在空气中充分燃烧

（1） 如图4所示（铁架台、十字夹和铁夹已略去），将仪器连接好，将药品装好。

A硫化亚铁；B15%稀硫酸；C蘸有品红试液的脱脂棉；D10%氢氧化钠溶液；E电动微型吸气泵（接低压电源）。

（2） 首先打开电动微型吸气泵的开关，对系统进行抽气运行，然后用右手大拇指堵住矿泉水瓶上部的小孔，用其他手指慢慢挤压矿泉水瓶的瓶体，可观察到瓶内的稀硫酸（15%）沿着玻璃管进入到干燥管内，反应立即进行（FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑）生成硫化氢气体。用火柴点燃气体，可观察到硫化氢气体燃烧并发出淡蓝色火焰（2H2S+3O2点燃2SO2+2H2O）。片刻，干燥管内的红色脱脂棉的颜色逐渐变浅，最后变成无色，由此说明，硫化氢在空气中充分燃烧生成了二氧化硫气体。实验完毕后，松开大拇指，稀硫酸离开干燥管，反应立即停止。

5.3.2 硫化氢在空气中不充分燃烧

（1） 如图5所示（铁架台、十字夹和铁夹已略去。A硫化亚铁；B15%稀硫酸；C蘸有品红试液的脱脂棉；D10%氢氧化钠溶液；E电动微型吸气泵（接低压电源）；F玻璃管；G试管夹），将仪器连接好、将药品装好。

（2） 按照5.3.1（2）实验方法将硫化氢点燃后，用试管夹夹住玻璃管并将其套在火焰上方，片刻，可以观察到玻璃管上方的内壁上有黄色粉末状物质生成（2H2S+O2点燃2S↓+2H2O），由此说明，硫化氢在空气中不完全燃烧时生成单质硫。实验完毕后，松开大拇指，稀硫酸进入矿泉水瓶内，反应立即停止。

6 实验说明

（1） 在实验过程中，堵住矿泉水瓶上部小孔的大拇指以及挤压矿泉水瓶的手指不要松开，保障生成的硫化氢气流均匀，燃烧的火焰稳定。

（2） 电动微型吸气泵抽气的大小速率可以通过调节火焰与漏斗的距离进行控制（抽气快时两者距离增大，抽气慢时两者距离减小），以保障硫化氢燃烧火焰的稳定性。

（3） 使用可乐瓶与干燥管结合的方法制取硫化氢气体，可以提高制备气体的可控性，防止多余的硫化氢气体外逸，污染教学环境，影响师生健康。

（4） 实验结束后，首先停止生成硫化氢气体，用电动微型吸气泵抽一段时间后，确定装置内没有硫化氢气体外逸时，再切断电源，停止抽气，以防造成空气污染。

（5） 改进后的实验装置能够很好地演示硫化氢在空气中燃烧现象，使观察火焰的颜色、证明二氧化硫和单质硫的生成一体化完成，缩短了实验时间，提高了课堂教学效率。

7 结束语

硫化氢气体在空气中燃烧实验的新设计，改进了老版教材实验方法，解决了硫化氢气体的制备、燃烧、生成物检验以及有毒气体的吸收问题，拓展了学生的知识面，增强了学生的感性认识和环保意识。通过对实验的设计、选材、仪器加工、仪器组装和实验实施，激发了学生的学习兴趣，潜移默化地培养了学生的创新精神。整个实验过程使学生不仅清楚地看到了实验现象，而且还加深了对知识点的理解和掌握。

参考文献：

[1]人民教育出版社中学化学编辑室编. 高级中学课本（试用）·化学（甲种本·第一册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 1983： 54～55.

[2]人民教育出版社中学化学编辑室编. 高级中学课本（试用）·化学（乙种本·上册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 1983： 47.

[3]河北师范大学化学系四年制中等师范学校《化学》编写组编. 中等师范学校课本（试用本）·化学（第一册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 1982： 106.

[4]人民教育出版社中学化学编辑室编. 全日制普通高级中学教科书（必修）·化学（第一册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003： 124～125.