李慧靜　陳迪妹　陳彩鳳　凌雨平

[摘要]針對(duì)浙教版初中科學(xué)教材中“硫在氧氣中燃燒”演示實(shí)驗(yàn)的不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。使實(shí)驗(yàn)藥品微量化，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

[關(guān)鍵詞]硫在氧氣中燃燒 演示實(shí)驗(yàn) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、問(wèn)題的提出

在初中科學(xué)《氧氣的性質(zhì)》一節(jié)中，“硫在氧氣中燃燒”是一個(gè)重要的教師演示實(shí)驗(yàn)。但教材中介紹的實(shí)驗(yàn)方法存在著以下不足：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硫跟銅制燃燒匙會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得銅制燃燒匙利用率降低；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，沒(méi)有尾氣處理過(guò)程，二氧化硫自由擴(kuò)散，污染空氣。于是，課題組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使實(shí)驗(yàn)藥品微量化，實(shí)現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得了較好的教學(xué)效果。

二、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

實(shí)驗(yàn)試劑：5%過(guò)氧化氫溶液、二氧化錳固體、硫粉、20%氫氧化鈉溶液；

實(shí)驗(yàn)儀器：脫脂棉、注射器、集氣瓶（250mL）、與集氣瓶配套的木塞、玻璃燃燒匙、氣球、玻璃導(dǎo)管、藥匙、酒精燈等。

2.實(shí)驗(yàn)裝置圖

3.實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：在與集氣瓶配套的木塞上打出兩個(gè)孔，可以塞進(jìn)玻璃燃燒匙、玻璃導(dǎo)管。木塞上插入注射器。在玻璃導(dǎo)管上連接一個(gè)氣球，作為集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的平衡裝置。

（2）加料：用脫脂棉包裹小半藥匙的二氧化錳固體放入集氣瓶底部，在注射器中加入15 mL 5%的過(guò)氧化氫溶液，逐滴滴加過(guò)氧化氫至包有二氧化錳的脫脂棉處，使之反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣。

（3）引燃：在玻璃燃燒匙中加入半匙硫粉，在酒精燈上對(duì)玻璃燃燒匙進(jìn)行加熱，引燃后迅速放人集體氣瓶中將木塞塞上。

（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：硫粉在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，同時(shí)氣球逐漸膨脹。

（5）尾氣吸收：取下過(guò)氧化氫注射器，換一只裝有20%氫氧化鈉溶液的注射器，注入氫氧化鈉進(jìn)行尾氣吸收，不斷擠壓氣球使得氣球內(nèi)的二氧化硫也能被充分吸收。

4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）集氣瓶中氧氣的產(chǎn)生最好同引燃硫粉的操作同時(shí)進(jìn)行，可叫一學(xué)生上來(lái)幫忙，而且在引燃硫粉時(shí)盡量不要在空氣中停留太久，以免產(chǎn)生大量二氧化硫污染空氣。

（2）脫脂棉不宜太厚，放入后要壓平，不要接觸到燃燒匙，也不宜太薄，否則粉末會(huì)散開(kāi)。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)

（1）反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、氣體制備及收集均在一個(gè)集氣瓶中發(fā)生，裝置輕便，方便教師搬運(yùn)與轉(zhuǎn)移，且裝置可反復(fù)利用，即可作為此反應(yīng)的專屬裝置，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微型化、綠色化學(xué)和環(huán)保概念。

（2）不需要事先制取氧氣，便于操作，可以讓學(xué)生輔助操作，很好地調(diào)動(dòng)了化學(xué)課的課堂氣氛。

（3）用氣球收集反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫氣體，后又用氫氧化鈉溶液直接從注射器注入，充分吸收內(nèi)部多余的二氧化硫氣體，保護(hù)環(huán)境，防止氣體泄漏帶來(lái)環(huán)境污染。

（4）現(xiàn)場(chǎng)制備氧氣，并且制取時(shí)間短、濃度大，火焰顏色明顯，氣體迅速膨大，現(xiàn)象直觀明顯。

（5）用脫脂棉包裹二氧化錳固體，防止液體與粉末直接反應(yīng)造成粉末在瓶?jī)?nèi)飛濺，并且脫脂棉的滲透作用使得二氧化錳與過(guò)氧化氫反應(yīng)能夠緩慢進(jìn)行，防止由于反應(yīng)過(guò)于劇烈造成危險(xiǎn)。

（6）將銅制燃燒匙改為玻璃燃燒匙，延長(zhǎng)燃燒匙的使用時(shí)間，增加裝置的重復(fù)利用率。

四、裝置的應(yīng)用

該裝置還可以應(yīng)用于同一類型實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，即某些固體在氣體中燃燒，而氣體又可以通過(guò)固體和液體直接制取的實(shí)驗(yàn)。該裝置具有操作簡(jiǎn)單、氣體濃度大的優(yōu)點(diǎn)。比如磷在氧氣中燃燒，也可用該裝置進(jìn)行改進(jìn)。若對(duì)該裝置做一定程度的改進(jìn)還可用于其他實(shí)驗(yàn)，是實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中輻射思想的體現(xiàn)。