曹愛(ài)娟 王建芬

摘要： 對(duì)舊版教材中硫化氫在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)，利用可樂(lè)瓶、漏斗、干燥管、具支試管、玻璃管和微型吸氣泵等材料設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)裝置。利用新的實(shí)驗(yàn)裝置可以使硫化氫氣體的制備、燃燒、生成物的檢驗(yàn)以及有毒氣體的吸收一體化完成，增加了實(shí)驗(yàn)的可觀察性，提高了教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞： 硫化氫制備； 硫化氫在空氣中燃燒； 空氣污染； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)： 10056629（2018）9007203 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 提出問(wèn)題

硫化氫氣體是一種有毒的可燃性氣體，在空氣充足或不足的情況下燃燒時(shí)，分別生成二氧化硫和水或單質(zhì)硫和水。一些老版中等化學(xué)教材[1～3]為了驗(yàn)證上述結(jié)論，針對(duì)硫化氫在空氣中燃燒進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，雖然版本不同，但其實(shí)驗(yàn)方法并無(wú)差異。作為教材的編著者和化學(xué)教育工作者的初心都是一樣的，他們?cè)噲D通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明硫化氫在空氣中燃燒時(shí)有兩種不同的物質(zhì)生成，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。但筆者通過(guò)多年教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這些老版中等化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)方法雖然簡(jiǎn)單，但存在以下三點(diǎn)不足： 其一，由于時(shí)代的不同以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求不同，實(shí)驗(yàn)方法陳舊，沒(méi)有考慮到實(shí)驗(yàn)時(shí)硫化氫、二氧化硫?qū)虒W(xué)環(huán)境的污染問(wèn)題，化學(xué)界同仁們對(duì)此也沒(méi)有更多的探討，由此可見，解決實(shí)驗(yàn)的污染問(wèn)題難度較大；其二，用蒸發(fā)皿（或玻璃片），使蒸發(fā)皿底靠近硫化氫火焰時(shí)，因蒸發(fā)皿的顏色與單質(zhì)硫的顏色相近，況且即使生成了單質(zhì)硫也很容易被點(diǎn)燃，因此，很難觀察到蒸發(fā)皿底發(fā)生的現(xiàn)象；其三，硫化氫在空氣中充分燃燒生成的二氧化硫氣體無(wú)法通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。為此，現(xiàn)行高中化學(xué)教材[4]對(duì)硫化氫在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)作了刪減，且沒(méi)有設(shè)計(jì)新的替代實(shí)驗(yàn)。這種消極的處理方法，不利于擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)視野和培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。作為正在教學(xué)一線耕耘的化學(xué)教育工作者應(yīng)該對(duì)硫化氫在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步探究新的實(shí)驗(yàn)方法，從而解決實(shí)驗(yàn)存在的各種問(wèn)題，努力為教學(xué)服務(wù)。我們利用可樂(lè)瓶、漏斗、干燥管、具支試管、玻璃管和電動(dòng)微型吸氣泵等制成的新實(shí)驗(yàn)裝置可以使實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題得到圓滿的解決。

2 設(shè)計(jì)理念

做好硫化氫在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為在遵守化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新原則的基礎(chǔ)上必須重點(diǎn)解決以下五個(gè)問(wèn)題： 一是硫化氫的制備裝置應(yīng)該具有可控性；二是能夠很好地解決殘余硫化氫和二氧化硫的污染問(wèn)題，使實(shí)驗(yàn)達(dá)到綠色環(huán)保要求，保障師生的身體健康，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)；三是反應(yīng)生成的二氧化硫必須通過(guò)合適的化學(xué)試劑進(jìn)行檢驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具說(shuō)服力；四是硫化氫不完全燃燒生成的單質(zhì)硫可觀察性要強(qiáng)，使觀察者能一目了然；五是實(shí)驗(yàn)裝置力求取材容易、制作簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、組合巧妙、易于操作、重復(fù)性好且可靠安全。

3 設(shè)計(jì)方法

根據(jù)硫化氫在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法如下：

（1） 可以利用可樂(lè)瓶和干燥管制成可控性硫化氫氣體發(fā)生裝置，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

（2） 利用具支試管內(nèi)的氫氧化鈉溶液吸收多余的硫化氫和二氧化硫氣體。

（3） 利用干燥管內(nèi)用品紅試液潤(rùn)濕的脫脂棉團(tuán)顏色變化檢驗(yàn)生成的二氧化硫。

（4） 通過(guò)在火焰上套有的玻璃管觀察單質(zhì)硫的生成。

（5） 使用電動(dòng)微型真空泵（吸氣泵），強(qiáng)行使二氧化硫通過(guò)二氧化硫檢驗(yàn)系統(tǒng)以及硫化氫、二氧化硫的吸收系統(tǒng)，為氣體的檢驗(yàn)、有毒氣體的吸收提供保障。

4 實(shí)驗(yàn)原理

（1） 硫化亞鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫化氫氣體

5 實(shí)驗(yàn)方案

5.1 實(shí)驗(yàn)材料

12V電動(dòng)微型吸氣泵（如圖1所示）1個(gè)、玻璃漏斗1個(gè)、單球干燥管2支、具支試管（2×20cm）1支、2號(hào)單孔膠塞2個(gè)、3號(hào)單孔膠塞2個(gè)、礦泉水瓶1個(gè)、玻璃尖嘴1支、直角玻璃管2根、玻璃管2根、酒精燈1盞、火柴1盒、兩通玻璃管（2×10cm）1根、試管夾1個(gè)、鐵架臺(tái)1個(gè)、十字夾、鐵夾、橡膠管、脫脂棉、打孔器

硫化亞鐵、15%稀硫酸、10%氫氧化鈉溶液、品紅試液

5.2 材料加工

（1） 取1只礦泉水瓶，用打孔器在其上部打一個(gè)小圓孔（如圖2所示），作為硫化亞鐵與稀硫酸反應(yīng)的控制器。

（2） 取1個(gè)玻璃漏斗，在酒精燈上將其尾部彎成1個(gè)90°的直角（如圖3所示）。

5.3 實(shí)驗(yàn)方法

5.3.1 硫化氫在空氣中充分燃燒

（1） 如圖4所示（鐵架臺(tái)、十字夾和鐵夾已略去），將儀器連接好，將藥品裝好。

A硫化亞鐵；B15%稀硫酸；C蘸有品紅試液的脫脂棉；D10%氫氧化鈉溶液；E電動(dòng)微型吸氣泵（接低壓電源）。

（2） 首先打開電動(dòng)微型吸氣泵的開關(guān)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽氣運(yùn)行，然后用右手大拇指堵住礦泉水瓶上部的小孔，用其他手指慢慢擠壓礦泉水瓶的瓶體，可觀察到瓶?jī)?nèi)的稀硫酸（15%）沿著玻璃管進(jìn)入到干燥管內(nèi)，反應(yīng)立即進(jìn)行（FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑）生成硫化氫氣體。用火柴點(diǎn)燃?xì)怏w，可觀察到硫化氫氣體燃燒并發(fā)出淡藍(lán)色火焰（2H2S+3O2點(diǎn)燃2SO2+2H2O）。片刻，干燥管內(nèi)的紅色脫脂棉的顏色逐漸變淺，最后變成無(wú)色，由此說(shuō)明，硫化氫在空氣中充分燃燒生成了二氧化硫氣體。實(shí)驗(yàn)完畢后，松開大拇指，稀硫酸離開干燥管，反應(yīng)立即停止。

5.3.2 硫化氫在空氣中不充分燃燒

（1） 如圖5所示（鐵架臺(tái)、十字夾和鐵夾已略去。A硫化亞鐵；B15%稀硫酸；C蘸有品紅試液的脫脂棉；D10%氫氧化鈉溶液；E電動(dòng)微型吸氣泵（接低壓電源）；F玻璃管；G試管夾），將儀器連接好、將藥品裝好。

（2） 按照5.3.1（2）實(shí)驗(yàn)方法將硫化氫點(diǎn)燃后，用試管夾夾住玻璃管并將其套在火焰上方，片刻，可以觀察到玻璃管上方的內(nèi)壁上有黃色粉末狀物質(zhì)生成（2H2S+O2點(diǎn)燃2S↓+2H2O），由此說(shuō)明，硫化氫在空氣中不完全燃燒時(shí)生成單質(zhì)硫。實(shí)驗(yàn)完畢后，松開大拇指，稀硫酸進(jìn)入礦泉水瓶?jī)?nèi)，反應(yīng)立即停止。

6 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

（1） 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，堵住礦泉水瓶上部小孔的大拇指以及擠壓礦泉水瓶的手指不要松開，保障生成的硫化氫氣流均勻，燃燒的火焰穩(wěn)定。

（2） 電動(dòng)微型吸氣泵抽氣的大小速率可以通過(guò)調(diào)節(jié)火焰與漏斗的距離進(jìn)行控制（抽氣快時(shí)兩者距離增大，抽氣慢時(shí)兩者距離減?。?，以保障硫化氫燃燒火焰的穩(wěn)定性。

（3） 使用可樂(lè)瓶與干燥管結(jié)合的方法制取硫化氫氣體，可以提高制備氣體的可控性，防止多余的硫化氫氣體外逸，污染教學(xué)環(huán)境，影響師生健康。

（4） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，首先停止生成硫化氫氣體，用電動(dòng)微型吸氣泵抽一段時(shí)間后，確定裝置內(nèi)沒(méi)有硫化氫氣體外逸時(shí)，再切斷電源，停止抽氣，以防造成空氣污染。

（5） 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置能夠很好地演示硫化氫在空氣中燃燒現(xiàn)象，使觀察火焰的顏色、證明二氧化硫和單質(zhì)硫的生成一體化完成，縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高了課堂教學(xué)效率。

7 結(jié)束語(yǔ)

硫化氫氣體在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)，改進(jìn)了老版教材實(shí)驗(yàn)方法，解決了硫化氫氣體的制備、燃燒、生成物檢驗(yàn)以及有毒氣體的吸收問(wèn)題，拓展了學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和環(huán)保意識(shí)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、選材、儀器加工、儀器組裝和實(shí)驗(yàn)實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程使學(xué)生不僅清楚地看到了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且還加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

參考文獻(xiàn)：

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