“硫在氧气中燃烧”实验的优化设计

李慧静　陈迪妹　陈彩凤　凌雨平

[摘要]针对浙教版初中科学教材中“硫在氧气中燃烧”演示实验的不足，对实验进行装置的优化设计。使实验药品微量化，实现绿色化学实验。改进后的实验取得了较好的实验效果。

[关键词]硫在氧气中燃烧 演示实验 优化设计

一、问题的提出

在初中科学《氧气的性质》一节中，“硫在氧气中燃烧”是一个重要的教师演示实验。但教材中介绍的实验方法存在着以下不足：实验过程中硫跟铜制燃烧匙会发生化学反应，使得铜制燃烧匙利用率降低；实验结束后，没有尾气处理过程，二氧化硫自由扩散，污染空气。于是，课题组通过实验探究，对实验进行了优化设计，使实验药品微量化，实现了绿色化学实验。通过改进后的实验装置进行实验教学取得了较好的教学效果。

二、实验的设计

1.实验仪器与药品

实验试剂：5%过氧化氢溶液、二氧化锰固体、硫粉、20%氢氧化钠溶液；

實验仪器：脱脂棉、注射器、集气瓶（250mL）、与集气瓶配套的木塞、玻璃燃烧匙、气球、玻璃导管、药匙、酒精灯等。

2.实验装置图

3.实验步骤和现象

（1）实验准备：在与集气瓶配套的木塞上打出两个孔，可以塞进玻璃燃烧匙、玻璃导管。木塞上插入注射器。在玻璃导管上连接一个气球，作为集气瓶内气压的平衡装置。

（2）加料：用脱脂棉包裹小半药匙的二氧化锰固体放入集气瓶底部，在注射器中加入15 mL 5%的过氧化氢溶液，逐滴滴加过氧化氢至包有二氧化锰的脱脂棉处，使之反应，产生氧气。

（3）引燃：在玻璃燃烧匙中加入半匙硫粉，在酒精灯上对玻璃燃烧匙进行加热，引燃后迅速放人集体气瓶中将木塞塞上。

（4）实验现象：硫粉在氧气中剧烈燃烧，产生淡蓝色火焰，同时气球逐渐膨胀。

（5）尾气吸收：取下过氧化氢注射器，换一只装有20%氢氧化钠溶液的注射器，注入氢氧化钠进行尾气吸收，不断挤压气球使得气球内的二氧化硫也能被充分吸收。

4.实验注意事项

（1）集气瓶中氧气的产生最好同引燃硫粉的操作同时进行，可叫一学生上来帮忙，而且在引燃硫粉时尽量不要在空气中停留太久，以免产生大量二氧化硫污染空气。

（2）脱脂棉不宜太厚，放入后要压平，不要接触到燃烧匙，也不宜太薄，否则粉末会散开。

三、实验改进优点

（1）反应实验、气体制备及收集均在一个集气瓶中发生，装置轻便，方便教师搬运与转移，且装置可反复利用，即可作为此反应的专属装置，充分体现了实验的微型化、绿色化学和环保概念。

（2）不需要事先制取氧气，便于操作，可以让学生辅助操作，很好地调动了化学课的课堂气氛。

（3）用气球收集反应产生的二氧化硫气体，后又用氢氧化钠溶液直接从注射器注入，充分吸收内部多余的二氧化硫气体，保护环境，防止气体泄漏带来环境污染。

（4）现场制备氧气，并且制取时间短、浓度大，火焰颜色明显，气体迅速膨大，现象直观明显。

（5）用脱脂棉包裹二氧化锰固体，防止液体与粉末直接反应造成粉末在瓶内飞溅，并且脱脂棉的渗透作用使得二氧化锰与过氧化氢反应能够缓慢进行，防止由于反应过于剧烈造成危险。

（6）将铜制燃烧匙改为玻璃燃烧匙，延长燃烧匙的使用时间，增加装置的重复利用率。

四、装置的应用

该装置还可以应用于同一类型实验的改进，即某些固体在气体中燃烧，而气体又可以通过固体和液体直接制取的实验。该装置具有操作简单、气体浓度大的优点。比如磷在氧气中燃烧，也可用该装置进行改进。若对该装置做一定程度的改进还可用于其他实验，是实验改进中辐射思想的体现。