一个基于物理学原理的化学实验改进

以前科技创新被刷掉的论文,没有什么用了,随手传上来。主要是科协不会翻墙来查新…

摘 要: 笔者现在所用的苏教版教材中对二氧化硫三个性质的探究都是在敞口容器中进行,既容易造成环境污染,又会对人体健康造成危害问题。为了解决这个问题,笔者用物理学的原理对该课本中几个实验进行整合、创新,不但现象明显,而且实验成功率很高,有较好的使用价值。同时,它也可用于探究高中教材中其他一些重要物质的大多数性质,推广价值高。

关键词: 二氧化硫性质; 实验改进;物理学原理

前言

多媒体的发展造成很多实验弱化明显,课本中的“实验探究活动”通常被嘴巴说实验代替,或者被用播放视频来代替。特别是现行苏教版教材中在敞口容器中进行、容易造成环境污染、会对人体健康造成危害问题的二氧化硫性质实验更是不被一线教师演示。为了解决这个问题,笔者用物理学的原理对该课本中几个实验进行整合、创新,不但现象明显,而且实验成功率很高,有较好的使用价值。同时,它也可用于探究高中教材中其他一些重要物质的大多数性质,推广价值高。

一、实验改进意图

二氧化硫性质是必修一课本中的核心知识,也是主干知识,为了加深学生对二氧化硫性质的理解和应用,现行的苏教版中把二氧化硫的性质实验设计成几个独立分开的实验(1、二氧化硫能溶于水的性质2、二氧化硫的还原性3、二氧化硫的漂白性 )。这三个分开的实验,逐个去做,既浪费时间又较为繁琐,同时装置都不密封,而且准备过程和操作过程都容易造成二氧化硫泄露,用量又大,容易对人体健康造成危害,也不环保。为了解决这个问题,笔者用物理学的原理对该课本中三个实验进行整合、再结合教学需要增加二氧化硫的氧化性、二氧化硫的尾气处理实验共5个实验进行创新 — -分别把这5个实验整合在同一个用亚克力板制作的密闭容器中进行的一体化的综合性实验。

二、二氧化硫性质实验改进

2.1仪器和药品

仪器和材料:亚克力板制作成的盒子一个(内置6个格子)、小风扇一个、18650电池一组、加热板1个、硅胶板4块、电磁铁一个、温度传感器一个

药品和试剂: 亚硫酸钠固体 、 70%的硫酸、品红溶液、氯化铁溶液、硫氰化钾溶液、过氧化氢溶液、氯化钡溶液、紫色石蕊试液、氢氧化钠、硫化钠溶液、

2.2实验装置平面解说图

格子一

格子二

格子三

格子四

格子五

格子六

制取二氧化硫,旁边连有与18650电池设计成的电路图相连的小风扇,风扇摇动使二氧化硫快速充分通过后面的五个格子

装有氯化钡溶液,格子上方有个孔隙可根据需要滴入过氧化氢溶液

装有硫化钠溶液

装有氯化铁和硫氰化钾的混合液,格子上方有个孔隙,温度传感器从中插入到混合液中

装有品红溶液,底部有加热板和利用18650电池设计成的电路图相连

装有紫色石蕊试液,格子上方有个孔隙可根据需要滴入氢氧化钠溶液

2.3实验操作

亚克力板制作成的盒子一个(内置6个格子),在格子一的左侧壁安装一个小风扇,在,格子五的底面上安装加热板,并用18650电池设计成的电路图相连风扇和加热板。

在格子一的上面壁上涂上5g亚硫酸钠固体,在该格子里面放浓硫酸。在格子二中加入氯化钡溶液,在格子三中加入硫化钠溶液;在格子四中加入有氯化铁和硫氰化钾的混合液,并把温度传感器格子的上方空虚哦插入到混合液中,并读出温度;在格子五中加入品红溶液;在格子六中加入紫色石蕊试液。

打开电磁铁开关,格子一中的亚硫酸钠掉入到硫酸中反应产生二氧化硫,观察格子二、三、四、五、六的实验现象。

④向格子二中注入过氧化氢,观察实验现象

⑤打开18650电池,对格子五的底部进行加热,观察品红溶液中的现象。

⑥向格子六中加入加入氢氧化钠溶液,观察紫色石蕊试液的变化。

(补充说明:1、为了能节约用量,又能让产生的二氧化硫充分地进入后续的五个实验中,采用了电热扇。2、为使格子五中的褪色后的品红溶液加热后又复原,特地在格子五底部垫上加热板,其他格子底部垫上硅胶,以免受到温度影响。3、电路板在设计格子的时候就已经安装好在相应的格子中。)

2.4实验现象和解释

实验现象:格子一中的亚硫酸钠掉入到硫酸中,反应产生无色无味的气体。格子二中无明显现象,当加入过氧化氢溶液后,格子二中出现浑浊。格子三中有淡黄色固体生成;格子四中血红色退去,传感器显示的温度升高了;格子五中品红褪色,加热又变成红色;格子六中紫色石蕊试液先变红,当加入氢氧化钠溶液时,红色逐渐退去。

实验解释:对于格子二中的现象,因为二氧化硫不能与氯化钡溶液反应,当加入过氧化氢时,由于过氧化氢具有强氧化性,二氧化硫具有较强的还原性,发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀,所以有浑浊出现。对于格子三中的现象,因为二氧化硫具有一定的氧化性,能和具有较强还原性的硫化钠发生氧化还原反应,生成淡黄色的硫沉淀。对于格子四中的现象,因为二氧化硫具有还原性,能把具有氧化性的氯化铁还原成氯化亚铁,但又显现不明显,所以加入硫氰化钾用于显色判断二氧化硫与氯化铁发生了反应。另外,因为该反应是一个放热的反应,所以看到传感器中的温度升高。对于格子五中的现象,因为二氧化硫具有漂白性,所以可以使品红溶液褪色,同时因为该漂白性是暂时性漂白,温度高时又分解出二氧化硫,所以加热时又变回原来颜色。

三、二氧化硫的实验创新点

1、用物理学的原理对该课本中几个实验进行整合、创新,不但现象明显,而且实验成功率很高,有较好的使用价值。

2、该实验改进装置较全,也可用于探究高中教材中其他一些重要物质的大多数性质,推广价值高。

3、实验中电路板的设计较巧妙,对化学实验的辅助作用明显,充分渗透了理化结合的学科思想。