二氧化硫漂白性实验

1、二氧化硫漂白性实验及“黑面包”实验的改进与创新设计许伟钦（华南师范大学化学与环境学院 20062401068） 同组人员：朱将娥 何淑妍 肖硕超一、实验需要改进问题的发现二氧化硫的漂白性实验是人教版普通高中课程标准实验教科书化学 必修 1中的重要内容。如果是课堂演示 ,一般是由教师事先制取并收集二氧化硫气体 ,然后考察其溶解性和漂白性;如果是由学生分组进行实验 ,一般是利用亚硫酸钠粉末与 11 的硫酸共热制取二氧化硫 ,然后将事先用品红染色的湿润红布条验证其漂白性。前一种方法在演示时会有大量的二氧化硫逸出 ,危及广大学生的健康。后一种方法会造成更大量的二氧化硫扩散 ,并且这种方法很难进一步观察

2、二氧化硫漂白的不稳定性。另外 ,浓硫酸与蔗糖的“黑面包”实验 ,同样是该教材第四章中较为重要的一个实验。由于该实验易于操作 ,现象明显 ,具有很强的趣味性 ,在学习浓硫酸的脱水性、强氧化性等特性时 ,历来被大多数老师采用。然而该实验所产生的大量二氧化硫等强烈刺鼻的有害气体会弥漫整个教室造成污染。二、实验需要改进问题的提出我们考虑能否将这两个实验联合进行 ,利用“黑面包”实验所产生的二氧化硫气体进行二氧化硫的漂白性实验 ,力求能够充分利用实验药品 ,节约实验时间 ,将污染降到最小。本着绿色化学、最小量药品的精神 ,我们对这两个实验进行了如下的改进。三、实验改进方案的设计(1 ) 实验仪器和药品小

3、试管2 支、小气球1 只、试管夹、止水夹、滴管、药匙、酒精灯、火柴蔗糖、浓硫酸、稀释后的品红试液。(2 ) 实验装置(如图1) (3) 实验步骤在一支小试管中加入几滴品红试液，适当稀释，放置待用(若品红试液浓度较大，影响实验效果和所需时间) 。另取一支小试管 ,加入约 1g 研细的蔗糖 ,小心注入约 1mL 浓硫酸 ,用一只压瘪的小气球套住试管口 ,确保扎紧。用酒精灯稍稍加热小试管 ,观察现象。停止加热 ,继续观察。用止水夹夹住被吹鼓的小气球，小心将其从小试管上取下。并立即套在事先准备好的盛有品红试液的小试管口部，确保扎紧。松开止水夹，振荡，观察。用酒精灯加热小试管，再次观察现象。若气球口尺寸

4、合适，操作者动作熟练，可以不用止水夹，直接转移小气球。(4) 实验可能现象及解释在蔗糖中加入浓硫酸后 ,由于浓硫酸的脱水作用 ,蔗糖缓慢变黄。在以往的“黑面包”实验中 ,都是事先加入几滴蒸馏水 ,利用浓硫酸稀释放热引发实验。我们采用微热反应混合物的方式 ,同样可以收到满意的效果 ,并使反应的引发时间得到控制。稍微加热之后 ,蔗糖迅速变黑 ,并不断膨胀 ,试管内产生白烟 ,套在试管口的小气球很快鼓起。说明浓硫酸首先以21 的比例脱去了蔗糖中的氢氧元素 ,使蔗糖碳化 ,证明了浓硫酸的脱水性。碳化的蔗糖被浓硫酸氧化，生成了二氧化硫和二氧化碳气体或一氧化碳气体 ,大量气体物质的生成使蔗糖体积膨胀，变为

5、疏松多孔的海绵状的炭。生成的二氧化硫和二氧化碳气体将原先压瘪的气球吹鼓。把收集有二氧化硫和二氧化碳混合气体的小气球套到盛有稀释的品红试液的小试管上后 ,可以观察到品红试液逐渐褪色，而小气球也稍稍变瘪。由于学生们早已熟悉的气体物质二氧化碳、一氧化碳不能使品红试液褪色，因此使品红试液褪色的为上述实验中产生的二氧化硫气体。由于二氧化硫使品红褪色的机理是生成无色的加合物，这种无色的加合物在常温常压下不是气体，所以气体总体积减小，气球稍变瘪。待品红试液完全褪色之后 ,将其稍稍加热 ,品红试液很快恢复红色 ,而小气球重新变鼓。气球变鼓有两个原因 ,首先由于二氧化硫与品红生成的无色加合物不稳定 ,受热分解出

6、二氧化硫气体;另外试管中的空气受热膨胀也是一个因素。二氧化硫使品红溶液褪色的实验需要一定时间 ,可以加一份空白品红试液作对比 ,便于观察比较。四、实验改进优点将从前敞开式的、会造成严重二氧化硫污染的两个实验改为在封闭系统中进行，极大程度地缓解了这个实验对环境的污染、对师生身体健康的危害。利用“黑面包”实验产生的二氧化硫气体进行其漂白性质实验，将实验简约化，实验装置简单、操作易行、节约了药品的使用，缩短了实验时间，消耗了二氧化硫废气，检验了“黑面包”实验的生成物中含有二氧化硫，还有助于学生加深印象，更好理解所学知识。改变实验方法 ,不仅可以观察到二氧化硫漂白的不稳定性 ,还能够直观看到二氧化硫漂

7、白过程中气体减少 ,无色加合物分解时二氧化硫重新逸出的实验现象 ,使学生对二氧化硫的漂白原理有了更感性的认识。实验仪器简单易得，实验操作简便易学，实验现象明显，过程具有趣味性。无论是课堂演示还是学生分组都较为理想。五、实验过程记录5.1 验证二氧化碳不能使碱性品红褪色以及品红的热稳定性实验步骤实验现象现象解释1.在带支管的试管中加入足量的碳酸钙固体，往试管中加入稀盐酸溶液，支管一侧连接的导管插入品红溶液，观察反应现象1.有大量的无色气泡生成；2.品红溶液始终为红色1.碳酸钙和盐酸反应生成的气体为二氧化碳；2.二氧化碳不能使得品红溶液褪色2.用酒精灯加热品红溶液，观察溶液的颜色品红溶液的颜色没有

8、变化品红溶液的在加热的条件下不会自发分解5.2 二氧化硫的漂白性实验实验步骤实验现象现象解释在一支小试管中加入几滴品红试液，适当稀释，放置待用试管中溶液由深红色为浅红色品红的浓度变小另取一支小试管，加入约 1g 研细的蔗糖，小心注入约 1mL 浓硫酸，用一只压瘪的小气球套住试管口，确保扎紧。1.试管中的蔗糖变成焦黄色；2.试管底部变热；3.小气球没有鼓起来1.浓硫酸具有强的脱水性，蔗糖和浓硫酸接触时，部分的蔗糖发生炭化；2.炭化过程中发生放热反应；3.这一阶段没有或者只有少量的气体生成用酒精灯稍稍加热小试管，观察现象。1.蔗糖和硫酸的混合物颜色变黑；2.小气球慢慢鼓起来；3.混合物体积膨胀1.

9、炭化的程度增大；2.反应中有大量的气体生成；停止加热 ,继续观察1.小气球继续鼓胀；2.固体混合物的体积继续变大1.反应开始后，即使没有加热也能进行，因为该反应本身是放热反应；2.大量气体物质的生成使蔗糖体积膨胀，变为疏松多孔的海绵状的炭用止水夹夹住被吹鼓的小气球，小心将其从小试管上取下。并立即套在事先准备好的盛有品红试液的小试管口部，确保扎紧。松开止水夹，振荡，观察。1.开始时品红溶液的颜色没有明显的变化；2.振荡小试管，挤压气球，溶液的颜色逐渐变浅直至无色；3.气球变得干瘪1.反应生成能使品红溶液褪色的气体；2.小试管中原来的空气阻碍了品红溶液和反应气体的接触3. 生成的气体中有二氧化硫，

10、由于二氧化硫使品红褪色的机理是生成无色的加合物，这种无色的加合物在常温常压下不是气体，所以气体总体积减小，气球稍变瘪。用酒精灯加热小试管，再次观察现象。1.品红溶液由无色变成浅红色；2.气球重新鼓起来1.由于二氧化硫与品红生成的无色加合物不稳定 ,受热分解出二氧化硫气体；2.原先小试管中的气体受热膨胀5.3 在蔗糖是否研磨对反应的影响实验步骤实验现象现象解释用没有研磨的大颗粒蔗糖代替5.2实验中的蔗糖粉，其他实验操作步骤和5.2实验的一致1.蔗糖变黑的速度缓慢；2.反应过程中必须不断的加热以维持反应；3.反应后还有剩余的蔗糖颗粒没有参与反应；4.其他的实验现象类似5.2实验现象1.大颗粒的蔗糖

11、和浓硫酸的接触面积有限，不利于反应的进行；2.反应虽然属于放热反应，但是由于反应速率较小，单位时间内放出的热量有限，同时热量又很快地散失，导致需要不断地用外加热源来维持反应的进行。六、相关问题探讨6.1 本次实验的结论是什么？答：本次实验可以得出以下结论： 1.品红溶液在加热的条件下不会自发褪色； 2.二氧化碳不能使得品红溶液褪色； 3.影响蔗糖和浓硫酸反应速率的主要因素有两个，一为反应温度，温度越高，反应越快；二为反应的接触面积。 4.二氧化硫可以漂白红色的品红溶液，形成无色不稳定物质，当溶液温度升高时，颜色恢复红色。6.2 如果在加热的条件下反应的速率还是很缓慢，可以采取什么方法来提高反应

12、速率？答：由实验现象和结果可知，影响反应的速率因素主要是温度和反应接触面积，因此，在采取加热措施的情况下，如果反应依然缓慢，可以采用增大反应接触面积，如将蔗糖颗粒研磨成粉末状，或者可以在反应的试管中加入一根玻璃棒，在反应的过程中通过搅拌的方法提高反应的速率。6.3 二氧化硫的漂白性实验能解释哪些日常生活中的现象？答：该实验是和生活中的很多变色现象相联系的，例如新买的报纸是白色的，但是当白色的报纸放置一段较长时间后颜色变黄，新买的草帽是白色的，但是当草帽被烈日曝晒过后，白色的草帽就会变成黄色草帽等等，这些现象都是因为白色物质的热稳定性较差所致，当温度升高后，白色物质自发分解，着色载体又恢复原来的

13、面貌。这和品红溶液被二氧化硫漂白加热又变回红色的道理是相通的。6.4 本实验的不足之处有哪些？答：在实验过程中，还存在以下不足的地方： 1.品红溶液的浓度太浓，实验结束后溶液也不能完全成为无色，解决的方法是：用相同浓度的未与二氧化硫接触的品红溶液来对照，这样实验现象更明显，或者是用较稀的品红溶液来做实验；2.第一次实验的时候，气球和试管的接触处漏气，导致气球鼓不起来，实验失败；3.在实验中没有专门设置二氧化硫的吸收装置，使得反应生成的二氧化硫散入空气中，污染大气。解决的方法是：将二氧化硫收集到小气球中，然后用浓的氢氧化钠溶液吸收。6.5 本实验成功的关键有哪些？答：影响实验成功的因素有： 1.蔗糖和浓硫酸的量要足够使得小气球鼓胀，具体的量要依照气球的最大容积来确定； 2.所用的气球材料柔韧性要强，这样才能保证气球不破（在气球和试管的接口处容易破裂）。 3.加热的程度要控制恰当。如果蔗糖是粉末状，则只需要稍微加热即可，过分加热会使得固