基于初中教材“硫的燃烧与二氧化硫性质”的三个整合实验

周文荣 蒋峰 陈丽

摘要：基于初中化学教材中关于“硫的燃烧与二氧化硫性质”的有关内容，分析了教材实验的地位、作用和一线教师的改进设计，找到了适合初中学习的实验设计的发展空间。详细介绍了利用漏斗和集气瓶、利用长柄V型管、利用四颈烧瓶对实验进行的三个改进设计，给一线初中化学教师提供参考的实验创新案例，促进初中化学教师基于初中教材对创新实验的开发和使用。

关键词：初中化学;硫的燃烧;二氧化硫的性质;整合实验

文章编号：1008-0546（2021）01-0091-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.01.026

“硫的燃烧与二氧化硫性质”在沪教版九年级化学教材[1]中没有单独的章节，仅是在第9章“化学与社会发展”第3节“环境污染的防治”中学习防治空气污染时有所涉及。

一、实验整合设计的背景分析

1.初中化学教材实验的分析

初中化学教材中关于“硫的燃烧与二氧化硫性质”主要有硫在氧气中燃烧（见图1）、检验二氧化硫（见图2）、检验二氧化硫溶于水后产物的酸碱性等实验[1]。

教材实验通过图1以硫的燃烧为代表帮助学生理解大气污染物中二氧化硫的来源;通过图2让学生知道除了通过感官觉察到大气污染物的存在，还可以通过间接的方法感知某种有害物质的存在[2];通过二氧化硫溶于水后产物酸碱性的检验，让学生明白二氧化硫形成的水溶液对建筑物、金属、土壤、水体等会造成一定的危害。教材实验分别从二氧化硫从哪里来、如何检验、有何性质三个视角引导学生思考如何从源头上减少二氧化硫的产生、产生的二氧化硫如何用化学方法进行处理，从而构建完整的二氧化硫造成大气污染的防治措施，提升学生的环保意识和环保理念。

2.一线教师实验设计的分析

一线教师尤其是高中化学教师对二氧化硫的性质实验进行了许多较好的改进，已有的设计体现以下两个特点：

（1）注重实验装置的改进。教师们分别选用侧泡反应管[3]、注射器和西林瓶（或青霉素瓶）[4-5]、针筒和输液管[6]、眼药水瓶和药片凹槽[7]、井穴板[8]、漏斗和培养皿[9]、棉签和吸管[10]、特型四角管[11]、Y型管[12]等生活器材或自制仪器设计了一系列丰富多样的实验装置。

（2）注重实验一体化的设计。教师们综合考虑二氧化硫的制备、二氧化硫的氧化性、还原性、漂白性、酸性氧化物的通性以及尾气的处理，利用一整套连续的装置进行一体化设计[13-18]，培养学生的综合分析能力。

3.基于初中学习的实验设计空间

已有的实验改进大都是针对高中学习内容设计的，针对初中知识点进行单独设计的很少。高中关于二氧化硫的知识点较多、综合性较强，因此，实验装置比较复杂，不适合于初中学生的学习。另外，已有的实验改进中二氧化硫大都是由亚硫酸钠固体和浓硫酸或铜和浓硫酸反应而来，大部分没有将硫的燃烧整合进去。因此，基于初中学习内容，将硫在氧气中燃烧、用高锰酸钾溶液检验二氧化硫、二氧化硫溶于水呈酸性进行整合，设计装置简单、操作简捷的实验是发展方向。

二、利用漏斗和集气瓶的整合实验设计

1.实验用品

漏斗、橡皮圈、热熔胶枪、热熔胶、燃烧匙、酒精灯、火柴、镊子、玻璃片、表面皿、集气瓶、棉花、紫色石蕊试液、高锰酸钾溶液、硫粉、氧气、氢氧化钠溶液。

2.实验装置

在漏斗外套一个橡皮圈（橡皮圈大小能盖过集气瓶口），在漏斗和橡皮圈接触处用热熔胶密封。将燃烧匙从漏斗下口穿过去，将带有橡皮圈的漏斗插进集气瓶中，具体装置如图3所示。

3.实验步骤和现象

（1）检查装置气密性后在集气瓶中倒入少量紫色石蕊试液，用向上排空气法收集满一瓶氧气，用玻璃片盖好。

（2）在燃烧匙里装入硫粉，用蘸有高锰酸钾溶液的棉花将漏斗玻璃管的上口塞紧（既防止气体逸出，又将燃烧匙固定），另取一团蘸有高锰酸钾溶液的棉花放在表面皿上备用。

（3）将燃烧匙（连同准备好的漏斗）中的硫粉在酒精灯上点燃，迅速插入收集氧气的集气瓶中，观察到硫在氧气中安静地燃烧，有蓝紫色的火焰。燃烧结束后，轻轻晃动集气瓶，可以看到溶液变为红色。

（4）用镊子将漏斗内蘸有高锰酸钾溶液的棉花取出，同时滴人氢氧化钠溶液。将漏斗内取出的棉花放在表面皿上与原蘸有高锰酸钾溶液的棉花对比，可以看到颜色明显变浅或褪去。

三、利用长柄V型管的整合实验设计

1.实验用品

长柄V型管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、玻璃棒、火柴、木条、气球、蓝色石蕊试纸、酸性高锰酸钾溶液、硫粉、氧氣。

2.实验装置

利用长柄V型管设计的整合实验装置如图4所示。

3.实验步骤和现象

（1）检查装置气密性，然后用纸槽或药匙在如图4所示位置加入硫粉，用长滴管从长柄V型管右端伸人V型凹槽处滴加几滴高锰酸钾溶液。

（2）从长柄V型管左端通人氧气，在右端出口处验满后用橡胶塞塞紧长柄V型管左端。将湿润的蓝色石蕊试纸用玻璃棒放进长柄V型管球泡处，用气球套在长柄V型管右端。

（3）用酒精灯对准硫粉处加热，看到硫粉逐渐熔化，一段时间后开始燃烧，有蓝紫色火焰，气球慢慢鼓起来。

（4）待硫粉燃烧结束，调节铁夹，让长柄V型管右端略微向下倾斜，观察到高锰酸钾溶液紫红色褪去，蓝色石蕊试纸变红。

（5）实验结束后，打开长柄V型管左端橡胶塞，滴人氢氧化钠溶液，将长柄V型管竖起，使液体全部流人气球，将气球内液体倒人废液缸。

4.实验拓展

如果实验要用石蕊试液，考虑到长柄W型管很难在两个凹槽处添加液体，可以在长柄V型管后面接一个V型管，具体装置见图5。

四、利用四颈烧瓶的整合实验设计

1.实验用品

四颈烧瓶（500mL）、铁架台（带铁夹）、橡皮塞、注射器、药匙、电子打火枪、棉花、小木条、酒精灯、火柴、硫粉、氧气、小颗粒大理石、镁条、铜丝网、紫色石蕊溶液、高锰酸钾溶液、蒸馏水、氢氧化钠溶液。

2.实验装置

利用四颈烧瓶的设计的整合实验装置如图6所示。

3.实验步骤和现象

（1）检查装置气密性，然后分别将装有20mL蒸馏水的注射器和装有10mL氢氧化钠溶液的注射器利用单孔橡皮塞与四颈烧瓶连接。

（2）将装有适量硫粉、绑有两团棉花（分别蘸有紫色石蕊溶液和高锰酸钾溶液）的燃烧匙用单孔橡皮塞与四颈烧瓶连接。

（3）从四颈烧瓶最后一个颈处通人氧气，验满后将电子打火枪从四颈烧瓶最后一个颈处伸人点燃硫粉，塞紧橡皮塞，观察到硫粉燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，蘸有紫色石蕊溶液的棉花变红色，蘸有高锰酸钾溶液的棉花颜色褪去。

（4）待硫粉完全燃烧结束，冷却后注入蒸馏水，轻轻振荡四颈烧瓶，使气体充分溶于水。

（5）将底部绑着镁条、装有小颗粒大理石（用铜网罩住，防止掉出）的燃烧匙伸人四颈烧瓶中（见图7），先让燃烧匙底部的镁条与溶液接触，待镁条反应完后，再将让小颗粒大理石与溶液接触。观察到镁条伸人时有气泡冒出，后大理石伸人时，也产生少量气泡。

（6）实验结束后，注入氢氧化钠溶液，振荡四颈烧瓶，将烧瓶内液体倒人废液缸。

五、实验设计的优点

1.适切化

三个实验均基于初中化学教材安排的学习内容进行设计，遵循初中化学课程标准要求，符合学生的学习特点和能力要求，适合在初中学习中直接使用。

2.简捷化

三个实验设计分别围绕漏斗、长柄V型管、四颈烧瓶一个主要仪器进行设计，实验装置简单不冗长，实验操作简捷不复杂。

3.一体化

三个实验设计都把硫在氧气中燃烧、用高锰酸钾溶液检验二氧化硫、二氧化硫溶于水呈酸性三个教材实验进行了一体化整合设计，提高了实验的流畅性和综合性。利用四颈烧瓶的整合实验设计还增加了用镁条、小颗粒大理石检验溶液的酸性，让学生进一步理解酸雨对金属、建筑物的危害。

4.绿色化

三个实验设计都尽可能做到二氧化硫不泄漏，最后都能用氢氧化钠溶液恰当处理尾气，让学生树立环保理念，增强环保意识，体悟绿色化学。

5.可視化

三个实验设计的实验现象均比较明显，硫在氧气中的燃烧蓝紫色的火焰，紫色石蕊试液、紫红色的高锰酸钾溶液颜色的变化，具有可视性、直观性。

参考文献

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