二氧化硫性质学生分组实验设计
2019-08-29王志丹
王志丹
摘 要 二氧化硫是高中化学中重要物质之一，性质广泛，学生学习其部分性质内容时易混淆。结合教学实践，笔者设计了操作简单、现象明显、环保的学生分组实验，便于学生在实验过程中学习二氧化硫的性质。
关键词 二氧化硫;性质;学生分组实验
中图分类号：TD711+.43，O361.2 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2019）12-0174-01
二氧化硫是高中阶段化学的一种重要物质，其性质广泛，包括酸性氧化物、氧化性、漂白性、还原性。一般教师在讲授该课时，采用连续性实验或者微型实验进行演示，而连续性实验要同时完成制备、多个性质验证、尾气处理等多个小实验，不利于学生边观察、边思考、边学习;微型实验试剂用量少、污染小，但不利于学生观察实验现象，所以笔者设计了将二氧化硫溶于水制成水溶液进行学生分组实验教学，应用于教学实践中，取得了很好的教学效果，设计如下。
一、实验用品
仪器：酒精灯、胶头滴管、小试管若干
药品：SO2水溶液、紫色石蕊试液、Ba（OH）2溶液（或者澄清石灰水）、稀盐酸、品红溶液、酸性KMnO4溶液、碘水、淀粉混溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液、K3[Fe（CN）6]溶液、Na2S溶液
二、实验过程设计
（一）物理性质
指导学生观察SO2水溶液颜色，并打开瓶塞扇闻有无气味，体会SO2的颜色、气味及溶解性。
（二）酸性氧化物
①取少量SO2溶液于小试管中，滴加几滴紫色石蕊溶液，振荡，溶液变红色，说明溶液呈酸性（或用洁净玻璃棒蘸取SO2溶液点在蓝色石蕊试纸上，试纸变红，说明溶液呈酸性）。
解释原因：二氧化硫与水反应生成亚硫酸造成溶液显酸性，化学方程式：SO2+H2O?H2SO3。由此介紹可逆反应的概念和简单特征，并说明溶于水后只有一部分SO2与水反应生成H2SO3，溶液中还是含有较多的SO2分子，为以下实验的理论解释做好铺垫。
②取少量Ba（OH）2溶液（或者澄清石灰水）于小试管中，滴入几滴SO2水溶液，振荡，溶液产生白色沉淀。教师可引导学生猜想白色沉淀是何种物质，学生认为可能是BaSO4或BaSO3（CaSO4或CaSO3），查阅资料了解二者化学性质的区别，思考、讨论，设计实验操做、预计实验现象验证产物，小结后学生向浑浊液中滴加足量稀盐酸，振荡，溶液变澄清，则证明产物为BaSO3（CaSO3）。
解释原因：该过程中涉及到的化学方程式有——SO2+Ba（OH）2=BaSO3↓+H2O，BaSO3+2HCl=BaCl2+SO2↑+H2O[或SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O，CaSO3+2HCl=CaCl2+SO2↑+H2O]，BaSO3（CaSO3）能与稀盐酸反应而溶解，BaSO4（CaSO4）不溶于稀盐酸。
（三）漂白性
取少量SO2溶液于小试管中，滴加品红溶液，振荡，溶液褪色，再将试管置于酒精灯上加热，溶液又恢复红色。
解释原因：SO2能与部分有机色素（例如品红）结合生成不稳定的无色物质使其褪色，受热后不稳定的无色物质分解再生成有机色素。
（四）还原性
①取少量SO2溶液于小试管中，滴加几滴酸性KMnO4溶液，振荡，溶液褪色。为与品红褪色原理对比，将褪色后的溶液也置于酒精灯上加热，溶液依然保持无色，说明两种溶液褪色原理不同。
解释原因：KMnO4被SO2还原生成无色物质，离子方程式：5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+。
②取少量碘水于小试管中，滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝，再滴入足量SO2溶液，振荡，溶液蓝色褪去，也可置于酒精灯上加热，观察是否恢复原色。
解释原因：I2被SO2还原生成I-，化学方程式：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI。
③取少量FeCl3溶液于小试管中，滴入足量SO2溶液，振荡，溶液由黄色变为浅绿色，再滴入几滴KSCN溶液或K3[Fe（CN）6]溶液，溶液不变红或产生蓝色沉淀。
解释原因：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓
（五）氧化性
取少量SO2溶液于小試管中，加入Na2S溶液，振荡，产生淡黄色沉淀。
解释原因：淡黄色沉淀为硫单质，Na2S中硫元素化合价由-2价升高为0价，SO2中硫元素化合价由+4价降低为0价，体现SO2的氧化性。
三、本实验设计优点及注意事项
（一）将SO2溶于水制成溶液进行实验，现象明显，与传统的直接用SO2气体进行实验相比，实验过程中逸出的SO2量极少，不需要考虑尾气吸收，操作简单安全，适用于学生亲自操作体会SO2的性质，加深对其性质的理解。
（二）SO2水溶液的制备方法：用Na2SO3粉末与70%浓硫酸反应，产生的气体直接导入蒸馏水中即可，同时注意尾气吸收。
（三）SO2水溶液不可长时间保存，要现用现制，否则久置过程中溶液中的H2SO3会被空气中的氧气氧化为H2SO4。若用含H2SO4杂质的溶液进行实验，则酸性氧化物性质实验②中生成的白色沉淀含BaSO4或CaSO4，不能完全溶于稀盐酸，造成对SO2与碱反应产物的判断得出错误结论。
参考文献：
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[3]唐加富.“观察二氧化硫对植物的影响”实验改进[J].实验教学与仪器，2005（10）.
