“探究硫燃烧产物性质”的实验改进

唐私 钱柳云

摘要：以“探究硫燃烧产物的性质”为切入点进行实验创新，解决了传统实验过程中二氧化硫外逸的问题，体现绿色化学理念;加入电导率传感器引导学生探究二氧化硫的未知性质，拓展视野，培养学生的探究意识。

关键词：绿色化学;传感器;探究意识

文章编号：1008-0546（2021）03-0088-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.021

一、问题提出

硫燃烧是初中化学中的重要实验，在传统教学中，为了让学生比较硫在空气和氧气中燃烧的不同现象，教师会在空气中点燃硫粉，再伸人装满氧气的集气瓶中，见图1。此过程实验现象明显、装置简单、操作简便，但是会有大量二氧化硫气体逸出，污染空气。

其次，在上海教育出版社化学九年级下册教材108页只提到二氧化硫能使稀高锰酸钾溶液褪色，见图2，探究的性质比较单一。另外，教材实验呈现化学反应信息的角度单一，随着科学技术的发展，只观察实验现象已经不能满足学生日常学习的需要。

在平时练习过程中有些学生遇到这样一幅图，见图3，这张图展示了一种水制氢的过程，其中涉及到二氧化硫与碘单质反应，多数学生不了解这个反应，部分学生表现出了较强的求知欲，为了满足学生的认知需求，同时解决课内实验存在的一些问题，笔者尝试进行实验改进与创新。

近几年，众多一线教师进行了关于硫粉在氧气中燃烧的实验改进，如图4，用打火枪点燃硫粉，将“实验室制氧气”“硫燃烧”及尾气处理三个实验装置一体化，此外，对于密闭装置中硫的点燃方式还可以采用电阻丝，电热棒或激光笔点燃进行改进，虽然装置复杂，但是都可以取得良好的实验效果，本文中不再赘述。

笔者通过多种点燃方法的尝试，综合考虑，选择了最简单易行的方法——用加热后的玻璃棒点燃硫粉。

此外，初中一线教师针对课堂教学中二氧化硫性质的深入探究的案例极少。为此，笔者设计了本套实验装置，将其改为学生探究实验。

二、实验改进与创新

1.实验装置

近年来，数字化实验凭借其实验过程可视化、数据采集准确化、数据处理智能化等显著特点，受到众多一线教师青睐，对已有实验进行数字化改进或创新可以促使学生主动探索，促进教师教学理念的提升，改善课堂的教学效果。

本实验将“硫在氧气中的燃烧”“二氧化硫的性质”两个实验结合，并在此基础上根据数字化实验的要求进行改进，在学生可以观察到明显实验现象的基础上，加入数据分析，进行实验探究，有效避免了二氧化硫气体逸散到空气中（图5）。

2.实验药品

硫粉，碘酒，淀粉，过氧化氢溶液

3.实验具体操作步骤

（1）检查装置气密性。

（2）将烧瓶充满氧气。

（3）燃烧匙中加硫粉，加热玻璃棒，固定在四颈烧瓶上。

（4）将燃烧匙向下移动点燃硫粉，观察实验现象。

（5）待硫粉停止燃烧后压人氦气，观察实验现象。

（6）停止通入氦气，分两次加入1mL过氧化氢溶液，观察现象。

（7）实验结束，清洗实验装置。

4.实验现象

（1）硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰。

（2）SO2气体进入集气瓶后电导率增大，加入双氧水后，电导率再次增大。

（3）集气瓶中的液体从蓝色变为无色又变为蓝色。

三、实验理念

数字化实验的课堂教学是以学生为主体，教师为主导，它突出表现为师生互动。引导学生更多地观察化学反应的过程和现象，探究化学规律，把学习、生活和生产实际密切联系起来，有利于提高学生发现问题，提出问题，探究问题和解决问题的能力。数字化实验能同时准确而直观地把数据和图像展现给学生（图6），给化学教学活动带来新的途径，为探究活动提供了最好的方案，拓宽了探究问题的思路，缩短了探究问题的时间，开阔了学生学习视野，培养了学生的学习兴趣，增强了学生的动手能力，对学生科学素质的养成起着积极作用。

本实验结合第八章碘酒遇到淀粉会变蓝的实验现象对二氧化硫的性质的探究做出创新，所用药品均是上海教育出版社九年级化学教材中常见药品，体现出探究性实验基于教材而又高于教材的理念，使学生观察到明显现象的同时，进行数据处理和基于數字化的实验探究。

供学生查阅的资料：

（1）碘单质与二氧化硫反应后，碘元素变为-1价，硫元素变为+6价。

（2）相同浓度下，硫酸的酸性比亚硫酸强（电离出的H+更多，表现为电导率示数增大）。

此实验可探究的部分：

（1）二氧化硫通入后为什么会褪色？

（2）褪色后继续通人二氧化硫为什么电导率还会上升？

（3）加入双氧水刚开始没有明显现象，为什么电导率会上升？

（4）逐渐变蓝的过程中发生什么反应？此时理论上电导率应该怎么变化？与实际结果是否相符？

通过以上一系列问题探究，锻炼学生在新情境下书写化学方程式的能力。

四、实验亮点

（1）趣味性。本实验中，学生不仅能观察到硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，还能观察到淀粉一碘混合液体中颜色的不断变化，引起学生探究兴趣。

（2）绿色化。本实验装置密封，实验过程中无二氧化硫气体逸出。

（3）一体化。本实验将“硫燃烧”“二氧化硫性质检验”和“尾气处理”装置整合形成一套完整的实验装置。

（4）发展性。本实验需要学生通过实验现象的变化结合电导率曲线书写对应方程式，巩固已学知识，培养学生解决问题的能力，发展学生基于证据进行推理的核心素养。此外，装置采用四颈烧瓶代替三颈烧瓶是因为在实际清洗仪器过程中还有刺激性气味气体残留，多留一个孔可以促进学生思考如何对装置内余气进行处理，深化学生可持续发展的意识和环保理念。

五、结语

化学是以实验为基础的学科。现代化学实验教学理论提倡教师要充分发挥学生的主体性，实验教学要面向全体学生，培养学生的创新精神和实践能力。针对实验探究，教师需要培养学生基于证据推理得出结论并作出解释的能力，使学生逐渐养成尊重事实，独立思考，敢于质疑的品质。若将实验探究仅仅局限于习题，会导致学生对于实验探究的认识不够。教师应创设符合学生认知特征的探究情境，设计探究任务，可以使探究过程出于习题，又高于习题，使学生在课堂上总结复习已学内容，同时学习新的知识。本实验从硫燃烧的产物入手进行探究，结合数字化实验，为学生提供挑战性的问题，激发学生研究未知性质的热情，凸显了学科育人价值。

参考文献

[1]杨绵艳.硫在空气和氧气中燃烧试验的新探究[J].化学教育（中英文），2018（13）：59-60

*本文系江苏省教育科学“十三五”规划立项课题：基于“生活即教育”思想的中学化学深度学习研究（立项编号E-c/2020/05）阶段性研究成果。

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