不同价态含硫物质的转化的一体化实验设计

不同价态含硫物质的转化的一体化实验设计

陈菲1 刘晓玲 1**

1江西师范大学化学化工学院 江西南昌 330022

摘要：对2019年新版人教版化学必修二探究栏目“不同价态含硫物质的转化”进行实验设计，用浓硫酸、硫粉、高锰酸钾、硫化钠、饱和氢氧化钠进行实验，以期实现多种价态含硫物质的转化。

关键词：不同价态含硫物质的转化；实验设计

一、新旧教材对比

在2004版和2019版人教版的课本中，对硫及其化合物的内容做了一定的调整。

表1 新旧教材硫及其化合物内容的对比

从地位上来看，新版教材将非金属元素的学习调整到了必修二当中，且将同一元素的内容整合成一节，知识体系相对更加集中、完整。从内容排布上来看，旧版教材是将硫和氮元素化合物的知识穿插起来讲解，且知识排布相对简单，着重讲解了二氧化硫和硫酸的性质。新版教材从单质硫过渡到二氧化硫再过渡到硫酸的性质的讲解，再到硫酸根离子的检验，最后是不同价态含硫物质的转化，内容排布有着清晰的知识线，且逻辑条理清楚，由点到面，由各价态物质性质到整体转化的总结，知识体系更加系统完整。从实验上来看，数量上新版教材远多于旧版教材；新版教材新增一个探究实验，让学生设计实验探究不同价态含硫物质之间的转化，该实验可以让学生运用并巩固之前所学，帮助学生构建含硫物质相互转化的模型。

二、问题的提出

由于教材的更改，对教学提出了新的要求，除了让学生通过实验认识二氧化硫、硫酸等的性质，也要让学生通过含硫物质的相互转化的实验建立硫的转化模型。因此设计不同价态含硫物质的转化的一体化实验是有必要的。教师秦元平通过九组实验完整地展现了不同价态硫元素间的转化，但实验之间相对独立，实验不具连续性，操作复杂。^[1]。教师刘宝国利用装置（如图1 ）， 实现了硫元素0→+4、+4→+6、-2→0、+4→0的转化^[2]，且装置简单，且 污染小。但实验通过双氧水与二氧化锰制备氧气，再利用硫在氧气燃烧得到二氧化硫的方式复杂。

三、设计理念和思路

硫元素常见的化合价有-2、0、+4、+6，可以通过氧化还原反应实现不同价态含硫物质的相互转化。实验设计关键在于：一、保证实验成功，有易于观察的实验现象，便于学生直观感受物质的转化；二、要实现多种价态间物质的转化，便于学生构建含硫物质的转化体系；三、要消除实验产物二氧化硫、硫化氢等对教学环境的影响，使实验绿色化。 图 1 不同价态硫元素间的转化

在设计实验时要注意以下问题：一、选择合适氧化剂或还原剂以及反应顺序，使得上一反应的生成物可做下一反应的反应物。二、设计尾气处理装置。

四、实验原理

（1）硫和浓硫酸在加热的条件下反应：S+2H₂SO₄ = 3SO₂ +2H₂O

（2）二氧化硫与酸性高锰酸钾反应：5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+K₂SO₄+2MnSO₄

（3）硫化钠与二氧化硫反应：2Na₂S+3SO₂=3S +2Na₂SO₃

（4）尾气处理：SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O

五、实验方案

1.实验材料

试管1个、W型导管、橡皮管若干、酒精灯、锥形瓶、铁架台

浓硫酸、硫粉、酸性高锰酸钾、硫化钠、稀硫酸、饱和氢氧化钠溶液

2.实验装置

图 2 实验装置

六、实验现象及原因

表 2 实验现象及原因

七、实验结论

本实验实现了硫元素0→+4、+6→+4、+4→+6、-2→0、+4→0的转化，最大程度实现了不同价态含硫物质的转化，且实验装置简单、操作简便、实验现象易于观察，污染小，有利于学生构建含硫物质转化的模型。

参考文献

[1] 秦元平.硫元素四种价态的串联实验[J].中学化学教学参考,1997(Z2):45.

[2] 刘宝国.不同价态硫元素间的转化实验设计[J].化学教育,2010,31(03):87.
陈菲:本文系江西省高等学校省级教改课题（项目编号：No.JXJG-17-2-37）

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