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【内容摘要】通过实验证明,利用小鞭炮火药或烟煤代替含硫火柴燃烧产生二氧化硫使高锰酸钾溶液褪色实验的优点
【关键词】实验 褪色 优点
初中化学沪教版上册第一节“化学给我们带来什么”中,“观察与思考”(课本第6页)含硫火柴燃烧的实验,存在以下不足:①现在含硫火柴已经不生产,难以买到。②需要燃烧多根火柴,才会看到有较明显的现象。先前有不少老师对此实验做了改进,让火柴头的燃烧在烧杯内进行。取三根含硫火柴,一根火柴伸出,用做引信,在烧杯外点燃伸长的火柴,再按书本实验,第一根火柴的火焰引燃其余的火柴头。有的在火柴头上粘上硫粉。有的还补充一个实验,将火柴换成木条重复以上实验,证明CO2不能使高锰酸钾溶液褪色。保证实验的成功率为百分之百。我认为这些研究都是被动研究,教材中的实验主要说明燃烧时生成的二氧化硫会污染空气,用含硫火柴做实验是不妥当的,原因有:①现在已不生产含硫火柴且含硫火柴的燃烧肯定不是造成二氧化硫污染的主要原因;②占我国能源消费70%的煤炭,“理所应当”的成为了我国大气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源;③每年燃放的烟花爆竹产生的二氧化硫污染也是可观的;④我国是烟草大国,每年香烟燃烧产生的污染气体也很多。根据上述原因,结合后面第一章第一节空气污染知识,第九章第三节还人类洁净的空气、酸雨的形成,最好改成用煤、鞭炮或香烟做实验。优点:①来源于生活,学生更易理解化学就在我们身边。②同时为后面知识的学习埋下伏笔。③操作简单,效果也好。
一、褪色原因分析:
褪色原理——还原性:
2KMnO4 5SO2 2H2O==2MnSO4 K2SO4 2H2SO4
离子方程式:5SO2 2MnO4- 2H2O===2Mn2 5SO42- 4H
其中燃烧产生的一氧化碳不会使高锰酸钾溶液褪色,一氧化碳的氧化从热力学的角度是可以的,生成焓相当大,但是由于一氧化碳的气相惰性导致了一氧化碳在没有形成络合物的时候它的反键轨道不能有效的形成络合物导致了一氧化碳的动力学惰性,由于高锰酸根并不是很强的电子承受体,所以符合惰性条件,不能氧化。
二、实验探究:
实验思路:通过在酒精灯上灼烧烟煤、无烟煤、小鞭炮的火药产生污染气体,用烧杯收集罩在盛有高锰酸钾溶液的烧杯上振荡,看高锰酸钾溶液是否褪色。
实验药品:烟煤、无烟煤、小鞭炮、香烟、高锰酸钾、水
实验仪器:酒精灯、烧杯、燃烧匙、镊子、天平,药品放在燃烧匙中燃烧
药品用量:小鞭炮一枚,香烟一支的1/3,烟煤、无烟煤约5克
实验用时:约3分钟,变色时间约为1-2分钟
实验现象:烟煤、无烟煤、小鞭炮、香烟燃烧都能使高锰酸钾溶液褪色,从紫红色逐渐变成肉色,其中小鞭炮火药燃烧产生的气体使高锰酸钾溶液褪至接近无色,烟煤、无烟煤、香烟燃烧产生的气体使高锰酸钾溶液褪至较浅的土色。
实验注意事项:取小鞭炮火药最好用剪刀从中间剪开,不要混入两头的泥土;收集气体的烧杯内壁要潮湿,便于收集和溶解气体;振荡最好将高锰酸钾溶液倒入收集气体的烧杯中;高锰酸钾溶液尽量稀一点,100毫升水中加一粒高锰酸钾即可,在配制高锰酸钾溶液时,可在其中滴加微量的稀硫酸,反应现象更明显;收集气体时防止烧杯烫手。
实验效果:小鞭炮、烟煤效果好,反应快、变色时间短、现象明显,香烟、无烟煤需要的时间较长。
另做了质量分别为1克、2克、3克、4克的烟煤燃烧的对比实验,褪色时间分别是5分钟、4分钟、2.5分钟、2分钟左右。
实验分析:香烟燃烧是一个复杂的化学体系。据科学研究发现,在烟支点燃的过程中,当温度上升到300℃时,烟丝中的挥发性成分开始挥发而形成烟气;上升到450℃时,烟丝开始焦化;温度上升到600℃时,烟支被点燃而开始燃烧。能产生多种物质,如:尼古丁又称烟碱、一氧化碳、烟焦油、苯丙芘、放射性物质、刺激性化合物、有害金属、其他有害物质(致癌物质二甲亚硝胺、甲基乙基硝胺、二乙基亚硝胺、亚硝基吡咯烷、联氨、氯乙烯、尿烷等,促癌物质甲醛苯醇、脂肪酸等)①。褪色情况比较复杂,不适宜用于本实验,可作为学生课后探究;硫在煤中以三种形式存在,即有机硫、硫铁矿硫(黄铁矿和白铁矿硫等形态存在的硫)和硫酸盐硫。前两种可以燃烧,通常称为可燃硫。最后一种硫酸盐硫不可燃烧,只转化为灰的一部分。硫在煤中含量变化范围也较大,一般约为0.1%-5%。硫燃烧后生成二氧化硫(SO2)及少量三氧化硫(SO3),排入大气能污染环境,对人体和动植物以及地面建筑物均有害,煤的着火点约为300℃左右,酒精灯灼烧可点燃②。烟煤实验效果比无烟煤好,每次用3克烟煤适中,最好不用无烟煤;小鞭炮主要成分是硫磺、碳粉、氯酸钾、镁铝粉③,燃烧产生的气体实验的效果好,反应的速度快、变色所需时间短、现象更明显,是实验首选。
三、实验结论:为了说明二氧化硫污染空气,本实验最好改为燃烧小鞭炮火药或烟煤。理由:1.贴近生活;2.学生易理解造成全球大气污染的根本原因;3.为学习第九章酸雨的形成埋下伏笔。
【参考文献】
①来自于网络
②喻秋梅、庞亚军、陈宏国 《煤燃烧试验中着火点确定方法的探讨》,北方交通大学.
③《鞭炮的制作方法》火药的配方
(作者单位:江苏扬州市维扬中学)
【关键词】实验 褪色 优点
初中化学沪教版上册第一节“化学给我们带来什么”中,“观察与思考”(课本第6页)含硫火柴燃烧的实验,存在以下不足:①现在含硫火柴已经不生产,难以买到。②需要燃烧多根火柴,才会看到有较明显的现象。先前有不少老师对此实验做了改进,让火柴头的燃烧在烧杯内进行。取三根含硫火柴,一根火柴伸出,用做引信,在烧杯外点燃伸长的火柴,再按书本实验,第一根火柴的火焰引燃其余的火柴头。有的在火柴头上粘上硫粉。有的还补充一个实验,将火柴换成木条重复以上实验,证明CO2不能使高锰酸钾溶液褪色。保证实验的成功率为百分之百。我认为这些研究都是被动研究,教材中的实验主要说明燃烧时生成的二氧化硫会污染空气,用含硫火柴做实验是不妥当的,原因有:①现在已不生产含硫火柴且含硫火柴的燃烧肯定不是造成二氧化硫污染的主要原因;②占我国能源消费70%的煤炭,“理所应当”的成为了我国大气中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源;③每年燃放的烟花爆竹产生的二氧化硫污染也是可观的;④我国是烟草大国,每年香烟燃烧产生的污染气体也很多。根据上述原因,结合后面第一章第一节空气污染知识,第九章第三节还人类洁净的空气、酸雨的形成,最好改成用煤、鞭炮或香烟做实验。优点:①来源于生活,学生更易理解化学就在我们身边。②同时为后面知识的学习埋下伏笔。③操作简单,效果也好。
一、褪色原因分析:
褪色原理——还原性:
2KMnO4 5SO2 2H2O==2MnSO4 K2SO4 2H2SO4
离子方程式:5SO2 2MnO4- 2H2O===2Mn2 5SO42- 4H
其中燃烧产生的一氧化碳不会使高锰酸钾溶液褪色,一氧化碳的氧化从热力学的角度是可以的,生成焓相当大,但是由于一氧化碳的气相惰性导致了一氧化碳在没有形成络合物的时候它的反键轨道不能有效的形成络合物导致了一氧化碳的动力学惰性,由于高锰酸根并不是很强的电子承受体,所以符合惰性条件,不能氧化。
二、实验探究:
实验思路:通过在酒精灯上灼烧烟煤、无烟煤、小鞭炮的火药产生污染气体,用烧杯收集罩在盛有高锰酸钾溶液的烧杯上振荡,看高锰酸钾溶液是否褪色。
实验药品:烟煤、无烟煤、小鞭炮、香烟、高锰酸钾、水
实验仪器:酒精灯、烧杯、燃烧匙、镊子、天平,药品放在燃烧匙中燃烧
药品用量:小鞭炮一枚,香烟一支的1/3,烟煤、无烟煤约5克
实验用时:约3分钟,变色时间约为1-2分钟
实验现象:烟煤、无烟煤、小鞭炮、香烟燃烧都能使高锰酸钾溶液褪色,从紫红色逐渐变成肉色,其中小鞭炮火药燃烧产生的气体使高锰酸钾溶液褪至接近无色,烟煤、无烟煤、香烟燃烧产生的气体使高锰酸钾溶液褪至较浅的土色。
实验注意事项:取小鞭炮火药最好用剪刀从中间剪开,不要混入两头的泥土;收集气体的烧杯内壁要潮湿,便于收集和溶解气体;振荡最好将高锰酸钾溶液倒入收集气体的烧杯中;高锰酸钾溶液尽量稀一点,100毫升水中加一粒高锰酸钾即可,在配制高锰酸钾溶液时,可在其中滴加微量的稀硫酸,反应现象更明显;收集气体时防止烧杯烫手。
实验效果:小鞭炮、烟煤效果好,反应快、变色时间短、现象明显,香烟、无烟煤需要的时间较长。
另做了质量分别为1克、2克、3克、4克的烟煤燃烧的对比实验,褪色时间分别是5分钟、4分钟、2.5分钟、2分钟左右。
实验分析:香烟燃烧是一个复杂的化学体系。据科学研究发现,在烟支点燃的过程中,当温度上升到300℃时,烟丝中的挥发性成分开始挥发而形成烟气;上升到450℃时,烟丝开始焦化;温度上升到600℃时,烟支被点燃而开始燃烧。能产生多种物质,如:尼古丁又称烟碱、一氧化碳、烟焦油、苯丙芘、放射性物质、刺激性化合物、有害金属、其他有害物质(致癌物质二甲亚硝胺、甲基乙基硝胺、二乙基亚硝胺、亚硝基吡咯烷、联氨、氯乙烯、尿烷等,促癌物质甲醛苯醇、脂肪酸等)①。褪色情况比较复杂,不适宜用于本实验,可作为学生课后探究;硫在煤中以三种形式存在,即有机硫、硫铁矿硫(黄铁矿和白铁矿硫等形态存在的硫)和硫酸盐硫。前两种可以燃烧,通常称为可燃硫。最后一种硫酸盐硫不可燃烧,只转化为灰的一部分。硫在煤中含量变化范围也较大,一般约为0.1%-5%。硫燃烧后生成二氧化硫(SO2)及少量三氧化硫(SO3),排入大气能污染环境,对人体和动植物以及地面建筑物均有害,煤的着火点约为300℃左右,酒精灯灼烧可点燃②。烟煤实验效果比无烟煤好,每次用3克烟煤适中,最好不用无烟煤;小鞭炮主要成分是硫磺、碳粉、氯酸钾、镁铝粉③,燃烧产生的气体实验的效果好,反应的速度快、变色所需时间短、现象更明显,是实验首选。
三、实验结论:为了说明二氧化硫污染空气,本实验最好改为燃烧小鞭炮火药或烟煤。理由:1.贴近生活;2.学生易理解造成全球大气污染的根本原因;3.为学习第九章酸雨的形成埋下伏笔。
【参考文献】
①来自于网络
②喻秋梅、庞亚军、陈宏国 《煤燃烧试验中着火点确定方法的探讨》,北方交通大学.
③《鞭炮的制作方法》火药的配方
(作者单位:江苏扬州市维扬中学)