大气中SO2含量的测定实验之模拟

摘要 本文用自制的的二氧化硫气体与空气混合得到测定样品，克服了原实验中涉及的样气采样困难，模拟了大气中SO2含量的测定实验，实现了对一个综合性设计性实验的教学。对于实验教学研究和培养学生的动手能力具有积极的意义。

关键词：大气二氧化硫测定实验

中图分类号X511

Abstract: In this paper, homemade sulfur dioxide mixed with air samples was determined. In order to overcome the difficulties involved in the sample gas sampling, the comprehensive design experimental teaching accomplished through simulating the atmosphere content determination of SO2. This has positive significance for the experimental teaching research and training the students’ practical ability.

Keywords: atmosphericSO2determinationexperiment

中图分类号：P185.16文献标识码：A 文章编号：

在生活生产中，大气中的二氧化硫绝大部分是由于燃烧煤炭所产生的，它是大气污染的主要成份之一，是形成酸雨的元凶，对于土壤、动植物和人体健康危害很大。北师大编《无机化学实验》（第三版）中第五部分综合和设计实验，有“实验四十三 环境化学实验——水中溶解氧及大气中二氧化硫含量的测定”实验[1]。这个实验对于培养学生的综合实验能力，提高环境保护意识有着特殊的意义。在我校的实验教学中，本实验的前半部分——“水中溶解氧的测定”已成功实施多年，并取得了良好的教学效果，但后半部分“大气中二氧化硫含量的测定”一直没有开设。 究其原因是如何采集含有SO2的空气——这个难题没有得到解决。一般情况下，野外或实验室内空气受燃煤所产生的气体污染小，SO2的含量很低，不在本实验方案的检测范围。学校锅炉房、相关工厂及周边环境是采集样气的理想场所，但是需要专用的实验设备：烟气采集器。它可是环境监测部门专用的精密设备，学校一时也难以购置，没有它实验难以进行。按原实验设计方案的思路，还可以采用静式配气法提供样气，即可用钢瓶中的二氧化硫气体与空气混合得到样气，这个步骤由实验教师完成。但在我们这样的三线城市，二氧化硫钢瓶用得很少，气体供应部门无法提供，学生实验还是开不了。能不能自制二氧化硫气体与空气混合作为样气，进行模拟实验呢？应该是可行的。为此，我们设计了实验室内大气中SO2含量的测定之模拟实验，经过多次实践，不断探索，取得了良好的实验效果，达到了同样的教学目的。

我们设计的实验方案如下：

一、实验原理：SO2具有还原性，测定其在大气中的含量时，先将SO2固定在吸收液[1]（氨基磺酸铵和硫酸铵的混合液，需要用0.05 mol/L H2SO4和0.1mol/L氨水调节pH等于5.4）中，然后用标准碘溶液进行滴定，指示剂为淀粉溶液，当溶液由无色变为蓝色时，即达滴定终点。反应式如下：

SO2+I2+2H2O ＝ H2SO4+ 2HI （1）

此分析方法常称为碘量法。

二、实验试剂：浓 H2SO4、无水Na2SO3、标准碘溶液（0.050mol/L）、吸收液、0.4%淀粉溶液，均为分析纯（AR）。

三、实验仪器：蒸馏烧瓶（250mL）、自制恒压漏斗（50mL）、集气瓶（125mL）、注射器（50mL）、三通管、橡皮塞（6号或其它适合型号）、止水夹、酸式滴定管等

四、实验步骤：

1．制取SO2气体。以无水亚硫酸钠（Na2SO3）和浓硫酸反应，反应式：

Na2SO3+H2SO4（浓）＝ Na2SO4+SO2 + H2O （2）

2．收集SO2气体并与空气混合。用集气瓶收集，并用湿润的蓝色石蕊试纸在瓶口检验，当试纸变成红色时，表明集气瓶中已充有SO2气体。这样做，收集到的SO2气体纯度高、量足，测定结果远远高出测定范围。必须用相同口径的空集气瓶口对口进行成倍稀释，方能得到适合的实验结果。另外还可以用导气管插入集气瓶的时间来控制SO2的收集量，一般5~10秒即可满足实验测定需求。注意收集好的SO2气体要用橡胶塞迅速塞好瓶口，防止泄漏。必要时与空气稀释后，再进行后述实验操作。

3．SO2的吸收。用50~100mL注射器，吸取25mL吸收液，按住盛有SO2气体的集气瓶胶塞，用针管缓慢注入吸收液，边注射边振荡，使SO2气体被吸收完全。要注意防止吸收液注入速度过快，导致集气瓶内压力过大将瓶塞冲飞，造成气体泄漏。吸收过程控制在5分钟左右，然后打开瓶塞，此时若闻不到刺激性气味，表明SO2气体已吸收完全。

4．空气中SO2的含量的测定。将上述吸收液完全转入250mL锥形瓶中，加入2mL淀粉溶液，用标准碘溶液滴定到溶液变成蓝色。记录数据。同样条件下做空白实验。

5．测定集气瓶的体积。用台称称量洁净干燥的带有胶塞的上述实验中使用过的集气瓶，记录数据；然后再将集气瓶充满水，盖上胶塞，不留气泡，称取质量。两次质量之差再除以水的密度即为集气瓶的体积V（mL）。亦即是含有SO2气体的空气之体积。

6. 计算空气中SO2气体的含量[2]。根据反应式：

= （mol/L）=（mg/m3）

式中C（I2）为标准碘溶液的浓度（mol/L），a消耗的碘溶液的体积（mL），b为空白试验所消耗的碘溶液的体积（mL），为集气瓶的体积（mL），SO2的摩尔质量。

7. 尾气处理。气体制取及收集装置中增加了一个三通管和两个止水夹，取气完毕时用NaOH溶液吸收尾气，避免了室内空气的污染，不在通风橱中也能进行SO2气体的制取和收集。

8. 两种实验方案的对比见表1

总之，通过本模拟实验方案使这个综合性设计实验的教学实施，在没有专用设备的情况下成为可能，同时这个方案还使SO2的吸收部分变为可控，吸收更完全，实验现象更明显，实验效果更好。还设计处理了尾气，避免了室内污染，维护了实验者的健康。通过这个实验，锻炼了学生的动手能力以及分析问题和解决问题的能力，提高了环保意识，达到了教学目的。

参考文献

[1] 北京师范大学无机化学教研室等.无机化学实验（第三版）（M）.北京：高等教育出版社，2010，P238-240.

[2] 余文华 徐功骅主编.大学化学实验（第一版）（M）.北京：清华大学出版社，1988，P110.

作者简介：

万照袁霞曲靖师范学院化学化工学院2009级化学专业学生；

吴林飞曲靖师范学院化学化工学院2010级应用化学专业学生；

陈广曲靖师范学院化学化工学院教师，实验师，主要从事无机化学实验教学研究工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。