“硫燃烧”实验的再改进

摘要

“硫燃烧”实验是人教版化学九年级上册第二单元课题2中的经典探究实验，但该实验存在现象不易观察、易造成环境污染及不利于分组操作等局限性。在系统分析相关文献并开展实验探索的基础上，提出有针对性的改进方案：采用平底燃烧匙，在匙内涂抹黑色颜料以增强火焰与背景的对比度，预灼烧燃烧匙20 s以减少初始燃烧的污染物排放等。改进装置具有结构简单、操作便捷、现象明显及便于课堂推广等优势。

Graphical abstract

关键词

硫燃烧 / 实验再改进 / 平底燃烧匙

“硫燃烧”实验是现行九年级化学非常重要的探究实验，也是经典实验之一。人教版化学九年级上册指出：“在燃烧匙里放少量硫，加热，直到发生燃烧，观察硫在空气里燃烧时发生的现象。然后把盛有燃着的硫的燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶里，再观察硫在氧气里燃烧时发生的现象。”（图1）该实验对帮助学生提升观察能力、增强感性认识、领悟氧气化学性质等方面有着重要的意义。然而笔者在实际教学中却发现存在以下问题：①“淡蓝色火焰”非常微弱，学生难以观察，不清晰；②实验中会产生大量刺激性气体，释放到环境中，不环保；③实验适合教师课堂演示，不适宜学生分组活动，不通用。为此，笔者决定对该实验进行改进，以期更好地服务于教学。

1 已有改进案例

查阅相关文献发现，众多研究者对“硫燃烧”实验进行了创新设计与改进。经梳理归纳，可概括为以下几类。

1.1 改进点燃方式

如图2所示，杨绵艳^［1］考虑到用酒精灯在空气中点燃硫粉，必会有大量二氧化硫释放到空气中，故将“外点燃”改为“内点燃”，不仅解决了实验污染问题，而且还培养了学生的创新能力。此外，还有研究者使用电烙铁加热棒^［2］、电炉丝^［3］、粗铁丝^［4］等热源（或引燃物）点燃硫粉。

2.2 替换盛硫容器

如图3所示，童昌^［5］考虑到硫与铜会发生反应而发光、放热，必然干扰硫与氧气反应，于是对盛硫容器进行了替换。实验时，用具有换气孔的胶头滴管插取硫粉，套上塑料片，黑色小站牌作为反衬板，能让学生清楚地观察到硫在空气或氧气中燃烧时的火焰颜色。

2.3 提供充足氧气

如图4所示，氧气的多少直接影响到硫燃烧的精彩程度，为此提供充足的氧气，也成为改进的方向。例如，王远惠^［6］调节便携式氧气呼吸器的旋钮，持续通入氧气，使硫燃烧越来越剧烈，不仅提高了实验效果，而且还探索了开展学生实验的可能。

2.4 装置一体化

如图5所示，尚广斗等^［7］使用弯形具支试管作为反应器，用气唧鼓入空气，加热高锰酸钾产生氧气，将硫在空气和在氧气中燃烧的２个实验合二为一，进行装置一体化设计，这样既节约化学药品，又避免空气污染。

将上述改进实验与教材实验相比不难发现，教材实验尽管设计简单、操作简便，但污染严重。已有改进实验在环保性和现象对比性等方面做了大量工作，可惜依然存在一些问题：如有的改进实验装置不够简约，操作烦琐，影响教学进程；有的改进实验的部分仪器制作困难，需要定制，影响推广应用（如弯形具支试管等）；还有的改进实验的淡蓝色火焰依然弱小，难以观察，影响教学效果^［8］；等等。为此，笔者立足于教材实验，吸取已有改进实验的优缺点，不断实践与反思，最终采取如下改进方案。

3 实验再改进

3.1 实验用品

250 mL集气瓶、2 000 mL细口瓶、橡胶塞、玻璃管、气球、燃烧匙、酒精灯、双头药匙、硫、10%氢氧化钠溶液、小铁锤、老虎钳、黑色颜料、毛刷等。

3.2 实验操作

（1） 取250 mL集气瓶和2 000 mL细口瓶，分别用毛刷将黑色美术颜料涂抹在瓶子的外表面，涂抹一半面积即可（图6），涂抹好后放置一夜，备用。

（2） 取一支燃烧匙，将铜质小勺倒扣在台面上，用小铁锤敲击铜质小勺底部，使之形成一个像平底锅一样的小平台，如图7所示（如果四周边沿未高于中间，可用老虎钳修整）；另一支燃烧匙也用同样方式处理，备用。

（3） 将平底燃烧匙分别插入带玻璃管（玻璃管上套气球）的橡胶塞上；在橡胶塞上部的燃烧匙铁丝上涂抹少量凡士林，并将其末端进行弯曲处理（图8-a）。

（4） 将燃烧匙倾斜放置在酒精灯火焰上加热20 s左右，随即垂直放置在细口瓶瓶口（底部有100 mL 10%的氢氧化钠溶液）（图8-b）；将药匙小头中盛满的硫粉加入燃烧匙中，迅速将燃烧匙向下伸入瓶中，塞紧橡胶塞，随后慢慢向下送燃烧匙，在此过程中可长时间观察到淡蓝色火焰。

（5） 用250 mL集气瓶收集氧气，底部留30 mL 10%氢氧化钠溶液，进行硫在氧气中燃烧实验，具体操作同步骤4，可观察到明亮的蓝紫色火焰（在此过程中，如果未闻到刺激性气味，可松动橡胶塞，扇动闻气味）。

（6） 实验结束后，整理、清洗实验用品。

3.3 改进说明

（1） 2 000 mL细口瓶具有较大的体积和较高的高度，可以提供较多的空气，延长硫在空气中燃烧时间，使实验现象更容易观察。

（2） 250 mL集气瓶可以提供相对较多的氧气（相对于125 mL），这样硫在氧气中燃烧的现象会明显且持久，学生观察更方便；同时250 mL集气瓶与2 000 mL细口瓶具有差不多的口径，可以共用一个8号橡胶塞。

（3） 在瓶子上涂刷黑色颜料，目的是利用黑色的反衬，使硫燃烧的火焰颜色更明显，现象观察更容易。

（4） 燃烧匙的圆底勺高度约为6 mm（较深），会遮挡硫燃烧的微弱火焰。为此将其敲打成平底，以降低勺的深度（减少勺的垂直高度），从而减少火焰遮挡，便于观察现象。同时，平底增大了硫的受热面积，加速了硫的熔化与汽化，增加了气态硫与氧气的接触机会，使燃烧更剧烈、火焰更明显。

（5） 将燃烧匙末端弯曲并涂抹少量凡士林，目的是方便将燃烧匙放下和提起；将凡士林涂抹在橡胶塞以上的铁丝上，以防硫燃烧时引燃凡士林，干扰实验现象。

（6） 橡胶塞连接气球，不仅能起到缓冲气压的作用，而且可以防止有害气体释放到空气中；瓶底留有适量氢氧化钠溶液，其目的是充分吸收二氧化硫气体（有关反应为：SO₂+H₂O=H₂SO₃、SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O）。

（7） 在瓶口用灼热的燃烧匙引燃硫粉，目的是尽可能快速地将燃烧匙伸入瓶中，缩短硫粉在瓶外的燃烧时间，从而极大地减少了有害气体释放到瓶外的量。

3.4 改进优点

（1） 装置简约，操作简便。常见的仪器，简约的装置，只需进行简便的实验操作，就能够获得显著的实验效果。可以说，非常完美地继承了教材实验装置简约、操作简便等优点。

（2） 效果显著，师生可用。经过改进，实验效果显著，完美地解决了原实验现象不明显、不环保、不通用等问题，不仅适合教师演示，也适合学生分组。

4 结语

本次改进从实际问题出发，巧妙地对实验装置进行重新设计，使实验兼具简便性与实用性，效果显著提升，为教师开展实验教学提供了新的参考，可有效推动实验教学的落地生根。

参考文献

[1] 杨绵艳.硫在空气和氧气中燃烧实验的新探究［J］.化学教育（中英文），2018，39（13）：59-60.

[2] 杨国萍，齐俊林.硫在氧气中燃烧实验的新方法［J］.化学教学，2016（02）：69-72.

[3] 余媛.电加热式硫燃烧实验的新设计［J］.中学化学教学参考，2017（14）：50-51.

[4] 孙雪芹.硫燃烧实验教具的改进［J］.中学化学教学参考，2022（18）：68.

[5] 童昌.对硫分别在空气和氧气里燃烧实验的改进［J］.化学教育，2013，34（01）：71-72，75.

[6] 王远惠.物质在氧气中燃烧实验的新设计［J］.中学化学教学参考，2022（24）：68-69.

[7] 尚广斗，张艳尊.弯形具支试管在气体性质实验中的广泛应用［J］.化学教育，2013，34（04）：83-84.

[8] 牛跃同，李慧良，吴敬礼.氢氧化镁阻燃剂的研究应用［J］.盐科学与化工，2023，52（11）：1-3.

基金资助

2025年无锡市教育科学“十四五”规划课题“基于OBE理念的初中化学跨学科实践活动的课例研究”(A/D/2025/29)

2023年江苏省中小学教学研究第十五期立项课题“基于真实情境下的初高中主题式教学实践研究”(2023JY15-L79)