微型实验设计 P区非金属元素(卤素,硫)

【摘 要】本文对P区非金属元素（氯气，二氧化硫）的制备和性质实验及卤素之间单质置换反应实验进行了微型化设计.微型实验装置器材操作简单，效果显著，此外又可减少很多药品，降低污染，是具有减量减废环保理念的绿色实验。

【关键词】微型化实验 气体

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.07.186

前言

微型化学实验（Microscale Chemical Experiment）是20世纪80年代国际公认能体现绿色化学理念的一种化学实验的新技术和新方法。其优点是：仪器微型化和试剂用量少，具有污染少，现象明显，快速，节约，安全等优点。微型实验的开设对毒性大，药品贵，耗量大，易燃，易爆，污染严重，操作复杂的化学实验尤为重要，它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染，体现了绿色化学的原则。同时微型化学对学生较好学习化学也有显著影响。因此，微型化学的开展和大力实施是非常必要的。

本文对无机化学实验中氯气，二氧化硫，的制备及性质实验进行了微型化设计，目的是使这些实验操作简单便捷，适合学生操作。

1.实验部分

1.1仪器与试剂

1.1.1仪器

自由夹，50ml烧杯，青霉素药剂瓶，10ml注射器，20mL注射器，输液管和12号注射器针头，白纸，，直径为6cm的培养皿，，直径为9cm的培养皿（作盖子），滴管，棉纸，250mL锥形瓶，配三孔胶塞，二孔胶塞，，横口管试管，烧瓶夹，酒精灯，石棉网，火柴，药匙，玻璃瓶，塑料管，带有玻璃阀门的导管，单颈烧瓶，微型气体发生器，微型气体发生和性质实验器，微型集气瓶。

1.1.2主要试剂

1.2实验装置

1.3实验设计

1.3.1氯气的制备

氯气的制备（图1）

①将小培养皿放在白纸上，各种溶液及其用量按图1所示分别滴加到培养皿中的相应位置。接着在培养皿中央滴加“84消毒液”和稀硫酸（注意滴加的顺序和液滴的问题），并立即盖上大培养皿。

②1min后，可以观察到培养皿中各种液滴的颜色发生了变化，生成的物质如图2所示，反应现象如表1所示。

③移走大培养皿，迅速向含铁离子的液滴中加1滴硫氰酸钾溶液，向硫酸钠溶液中滴加1滴盐酸酸化的氯化钡溶液，向含碘的液滴中滴加1滴淀粉溶液如图2所示，各液滴的颜色变化情况如表1所示

④另取2个培养皿（一大一小），按图4所示用量滴加各种溶液，用大培养皿盖住1min后重复步骤3。

表1实验现象

1.3.2二氧化硫的制备及性质 （图2）

①如图连接好装置，在后面的小玻璃中加少许水，并检验该装置的气密性后待用。

②向左边玻璃瓶中用药匙加入适量固体Na2SO3，向右边玻璃瓶中加适量NaOH溶液；用滴管一次在中间的4个塑料管中滴加紫色石蕊试液、Ba（OH）2溶液、溴水、酸性KMnO4溶液，用量为塑料管的1/3。

③塞紧塑料管的胶塞和玻璃瓶的胶盖，用注射器制取适量的H2SO4（1：1），扎入装有固体Na2SO3的玻璃瓶中。

④缓缓推动注射器的活塞，将硫酸挤入玻璃瓶中，注意观察各塑料管中气泡的速度以控制硫酸的加入，至各瓶中有明显现象时停止加入硫酸。

⑤记录实验现象，得出实验结论。

化学方程式：

a： Na2SO3+ H2SO4=Na2SO4+ SO2+H2O

b： SO2+ H2O= H2SO3（使紫色石蕊试液变红）

c： SO2+ Ba（OH）2=BaSO3+H2O

〔SO2+ H2O + BaSO3 = Ba（HSO3）2〕

d： SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

e： 5SO2+2KMnO4 +2H2O=K2SO4 +2MnSO4 +2H2SO4

f： SO2 +2NaOH= Na2SO3 + H2O

2.结果与讨论

2.1氯气的制备

采用微型实验装置制备氯气，其优点是：药品用量小，尾气排放少，实验现象明显，简单省时，易为学生接纳。微型实验装置最大优点是：①氯气自发弥散取代了将反应物混合，而且立即能观察到实验现象，中学生很快就能掌握这组实验的操作过程和实验技术。②以往教师上课要带上大批的装置到教室去，弄得不好，还把教师搞得乌烟瘴气，其结果只能导致学生对化学实验产生恐惧。

现在有了微型实验装置，不但操作简单，反应条件容易控制，而且现象快速明显，药品用量少，大大降低了氯气对实验室的污染程度。此外，该实验所用仪器均为透明的玻璃仪器。教师也可以用投影来演示，以增强实验效果。

2.2二氧化硫的制备及性质实验

由于二氧化硫气体具有刺激性，毒性，易溶于水，无色等特点，导致常规实验制备二氧化硫具有一定缺点： ①不易观察，且制备时反应速度极快；②不易控制，易对环境造成污染，影响学生健康。

本套微型实验装置改掉以往常规实验的缺点，具有一下优点：①包括二氧化硫的制备、二氧化硫的多个性质验证实验及尾气处理三大部分，同时还配备有防倒吸装置，功能齐全且体积小巧；②实验过程中试剂用量很少，节约药品；③操作方便，易于控制，有利于学生进行课堂实验；④生成二氧化硫的气体少，气密性好，有尾气吸收，能保证无环境污染问题。

3.结论

⑴氯气制取是有毒气体，因此制备时需注意尾气吸收。

⑵二氧化硫的化学性质。

①紫色石蕊试液变红，说明SO2的水溶液呈酸性。

②能使溴水，滴有品红试液的滤纸逐渐褪色，说明SO2具有漂白性。

③滴有KMnO4溶液的滤纸褪色，说明SO2具有还原性，易被KMnO4氧化。

④SO2与Ba（OH）2反应生成BaSO3说明SO2具有氧化性，易将+4价硫氧化为+6价。

参考文献

[1]周怀宁主编 微型无机化学实验.北京：科学出版社 2000

[2]Martin M.F.chino・J.Chem.Educ，2002 （8）：992-993

[3]大连工学院无机化学教研室.无机化学.北京：人民教育出版社，1982（1）137

[4]钟兴厚等.无机化学丛书（第六卷）.北京：科学出版社，1995（4）126