硫在氧气中燃烧实验的新设计

2024-01-15周国香

中小学实验与装备 2023年6期

周国香

江苏省南通市海门区包场初级中学(226151)

1 问题的提出

“硫在氧气中燃烧”实验是人教版九年级化学教材中的一个经典实验,该实验的现象是:发出蓝紫色火焰反应,放热,生成一种有刺激性气味的气体。该实验现象非常明显,操作也很简便,能培养学生的动手操作能力,增强学生的感性认识。但由于该实验是将硫先放在空气中引燃,再将其放入盛满氧气的集气瓶中进行实验,因此,实验中产生的有毒气体SO2会逸散在空气中,而且硫在集气瓶中与氧气反应生成的SO2也会从瓶口和玻璃片的缝隙中外逸,污染环境,影响师生健康,没有起到培养学生环保意识的作用。此外,实验前就要将所需氧气制备好,需要一套制取氧气装置,但操作复杂,耗时又费力,影响教学效率。

2 设计思想

针对教材实验存在的缺陷,笔者把实验改进的重点放在解决制取氧气和处理污染物SO2。选择吸滤瓶为反应的发生装置;用加热过的电烙铁点燃硫粉、小气球调节吸滤瓶内的压强,新设计的实验方案把制取氧气、引燃硫、硫燃烧和处理二氧化硫等实验放在同一密闭装置中进行,简化了实验过程,避免污染物二氧化硫带来的环境污染问题。

3 实验用品

5 %的烧碱溶液、凡士林、白色细河沙、硫粉、二氧化锰、过氧化氢、防水绝缘布、1根蜡烛、1块玻璃片、1把锥子、1把圆木锉、1套打孔器、1根松木条、1盒火柴、1盏酒精灯、若干细线、1个小气球、1把药匙、1个接线板、1个14号的橡皮塞、1个燃烧匙、1把35 W的电烙铁、1个2 500 mL的吸滤瓶、1个50 mL的量筒、天平等。

4 加工仪器

4.1 加工电烙铁

用石蜡把电烙铁柄端的接线孔密封住,电烙铁柄端用防水绝缘布紧密缠绕,防止漏气,如图1所示。

图1 加工电烙铁

4.2 加工橡皮塞

如图2所示,用打孔器和圆木锉在1个大橡皮塞的中央打一个上小、下大的圆形透孔(上孔直径1.2 cm,下孔直径2.2 cm),孔径大小与电烙铁柄相匹配。把电烙铁的插头取下,把电烙铁装入橡皮塞的透明孔内,装好插头。用锥子在透明孔的一侧扎一个透眼,装入燃烧匙。上下调整燃烧匙的高度,使放在燃烧匙中的硫粉刚好与电烙铁的加热头接触,如图3所示。用凡士林涂在燃烧匙柄上,以减小上下推拉时的摩擦力。

图2 带孔橡皮塞

图3 组装好的橡皮塞

4.3 加工吸滤瓶

把5 %的烧碱溶液注入气球内,用细线把气球系在吸滤瓶的支管口上,如图4所示。

图4 加工后的吸滤瓶

5 实验装置

将以上仪器进行组装,新设计的实验装置如图5所示。

图5 新设计的实验装置图

6 实验过程

(1)用量筒取30 mL蒸馏水,用天平称取5 g二氧化锰,倒入吸滤瓶内,迅速产生氧气,待生成的氧气排尽吸滤瓶内的空气(用向上排空气法收集氧气,因为氧气密度大于空气),收集满一瓶氧气(用带火星的木条放在集气瓶口,复燃),用毛玻璃片盖好集气瓶口,把集气瓶正放在实验桌上。

(2)向燃烧匙内用药匙装入一半细河沙,再填满硫粉。

(3)把吸滤瓶上的玻璃片取下,把装有电烙铁、燃烧匙的橡皮塞塞紧在吸滤瓶的瓶口端,通过推拉燃烧匙的金属柄调节燃烧匙的高度,让电烙铁的下端刚好入燃烧匙里的硫粉。

(4)打开电源,2 min后发现燃烧匙里的硫粉先熔化,后燃烧起来。关闭电源,硫粉继续燃烧,发出蓝紫色火焰,产生的气体被吸滤瓶里的水和气球里的5%的烧碱溶液吸收(H2O+SO2=H2SO3,2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O)。把燃烧匙的金属柄往下推,让正在燃烧的硫粉与电烙铁的下端分离,防止电烙铁头上的铜与硫粉反应生成Cu2S,让学生更好地观察实验现象。

(5)等吸滤瓶中的SO2被完全吸收后,把吸滤瓶底的液体(亚硫酸溶液)和气球中的液体(Na2SO3溶液)倒入指定容器内,防止污染环境。