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关键词：甲醛缓冲溶液; 盐酸副玫瑰苯胺; 分光光度法; SO2;
改革开发以来，我国经济社会得到了全面发展，与此同时，由于污染物排放大量增加，大气环境面临着巨大的压力。而SO2作为环境空气污染的主要因子之一，每次都是环境空气质量监测中的必测项目。实验室目前常用的测定环境空气中SO2主要方法为甲醛缓冲溶液吸-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法。自从 1990年此方法在全国推广应用以来，取代了我国监测领域只能用四氯汞钾法测定的历史。甲醛法与汞法相比具有试剂无剧毒、价廉易得、甲醛标准溶液和样品溶液稳定性好等优点。本人在实际采用此方法分析过程中发现一些技术问题，并对之进行探讨，现探讨如下：
1实验原理
（1）采样原理
二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物。
（2）分析原理
稳定的羧甲基磺酸加成化合物，加碱后又释放出二氧化硫，然后与盐酸副玫瑰苯胺作用，生成紫红色络合物，于波长577nm处测定吸光度。
2试验
2.1主要仪器
2.1.1项目所使用的仪器设备主要包括
①空气采样器（流量范围0～1L/min），连续可调。采样器应定期在采样前进行气密性检查和流量校准。
②用于24h连续采样的空气采样器应具有恒温、恒流、计时、自动控制仪器开关的功能（流量范围0.2～0.3L/min）；
③可见光分光光度计（波长为380nm～780nm）；
④多孔玻板吸收管（10ml或50ml）；
⑤10ml的具塞比色管；恒温水浴锅等。
图110ml多孔玻板吸收管
2.2试剂
甲醛缓冲吸收液贮备液：吸取36%～38%的甲醛溶液5.5ml、0.050mol/L的CDTA-2Na溶液20ml、称取2.04g邻苯二甲酸氢钾，三者合并搅拌稀释定容后，即为贮备液；氢氧化钠溶液C（NaOH）=1.50mol/L；二氧化硫标准使用液：由二氧化硫标准贮备液用甲醛缓冲吸收液逐级稀释而成；0.05%盐酸副玫瑰苯胺使用溶液：由盐酸副玫瑰标准贮备液用85%的浓磷酸30ml、浓盐酸12ml，用水稀释摇匀至规定浓度，放置过夜而成；0.60%氨磺酸钠溶液：称取0.60g氨磺酸于烧杯中，加入1.50mol/L氢氧化钠溶液4.0ml，搅拌后定容至100ml，摇匀备用。
2.3样品采集
2.3.1短时间采样
根据环境空气中二氧化硫浓度的高低，采用内装10ml吸收液的U型玻板吸收瓶，以0.5L/min的流量采样，采样时吸收液温度应保持在23～29℃范围内。
2.3.224小时连续采样
用内装50ml吸收液的多孔玻板吸收瓶，以0.2～0.3L/min的流量连续采样24h，采样时吸收液温度应保持在23～29℃范围内。
放置在室内的24h连续采样器，进气口应连接符合要求的空气质量采样管路系统，以减少二氧化硫气体进入吸收管前的损失。
2.4标准曲线的绘制
2.4.1二氧化硫系列的配制
取14支10ml的具塞比色管，分A、B两组，每组七支，分别对应编号，A组按表3-1配制标准系列
表3-1二氧化硫标准系列
管号 012 3 4 5 6
二氧化硫标准使用液（ml） 00.501.00 2.005.008.0010.00
甲醛缓冲吸收液（ml） 10.00 9.509.00 8.005.002.000
二氧化硫含量（ug）00.501.00 2.005.008.0010.00
B组各管加入0.05%PRA使用溶液1.00ml，A组各管分别加入0.06%氨磺酸钠溶液0.5ml和1.50mol/L氢氧化钠溶液0.5ml，混匀。再逐管迅速将溶液全部倒入对应编号并装PRA使用溶液的B管中，立即具塞摇匀后放入恒温水浴中显色。
2.4.2二氧化硫显色温度
应根据实验室条件、不同季节的室温选择适宜的显色温度及时间，显色温度与室温之差应不超过3℃。见下表3-2
表3-1
显色温度（℃） 1015202530
显色时间（min）402520155
稳定时间（min）3525201510
试剂空白吸光度（A0） 0.030 0.035 0.040 0.050 0.060
以水作参比，用1cm的比色皿在577nm处测定吸光度。该法最低检出质量浓度约为0.02mg/L。
2.4.3样品测定
取适量水样于10ml比色管中，以下操作步骤同标准曲线绘制，同时作空白试验。
3结果与讨论
3.1标准曲线（在25℃的显色温度下）
分析编号1 2 34567
标准溶液加入体积（ml） 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
标准物加入量（ug） 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 10.00
吸光度（A） 0.0500.0680.0910.1320.2620.3820.467
减空白后吸光度（A）0 0.0180.0410.0820.2120.3320.417
回归方程 Y=0.001+0.042X
相关系数 R=0.9999
3.2采样过程中的影响
①采样时应注意检查采样系统的气密性、流量、恒温温度，及时更换干燥剂及限流孔的过滤膜，用皂膜流量计校准流量，做好采样记录。
②环境空气样品采样时吸收液温度应保持在23～29℃，此温度范围二氧化硫吸收效率为100%，温度高于或低于此温度范围，将导致二氧化硫的吸收效率偏低，从而造成误差。
③样品的采集、运输和贮存的过程中应避光。当气温高于30℃时，采样后如不能当天测定，可将样品溶液贮于冰箱中保存，以避免样品中二氧化硫的挥发。
3.3干拢物影响
采用本方法的主要干拢物为氮氧化物、臭氧及某些重金属元素。可采取以下几种方法消除上述三种干拢。
①将样品放置20min，可使采集样品中的臭氧分解。
②在配制的甲醛溶液中加入CDTA-2Na溶液可消除或减少金属离子的干扰。
③加入氨磺酸钠溶液可有效消除氮氧化物的干拢。在氨磺酸钠溶液配制过程中，根据GB/T15262-94的配制方法，氨磺酸中加入少量氢氧化钠，不是简单的溶解关系，而是使氨磺酸与氢氧化钠进行反应，氨磺酸俗称“固体硫酸”，其遇水可放出硫酸，因此氨磺酸中加入氢氧化钠，产生酸碱中和反应，生成氨磺酸钠溶液。氨磺酸钠可与氮氧化物反应，放置10min后，可去除氮氧化物对测定的影响。
3.4显色温度、显色时间的影响
在二氧化硫显色过程中，显色温度、显色时间的选择及操作时间的掌握是本实验成败的关键。本方法标准曲线斜率为0.044+0.002，试剂空白吸光度A0在显色规定条件下波动范围不超过+15%，此曲线比较容易受温度的变化而变化。特别在25～30℃条件下，应严格控制反应条件。因此，该方法配制的二氧化硫曲线比其他项目的标准曲线配制的要求高、难度大。
4 样品分析
采集的样品中如有混浊物，应采用离心分离法除去，避免对吸光度产生影响。
分析样品结果的3组数据相对标准偏差为1.02%～1.24%。标样测定结果为0.292mg/L、0.295 mg/L、0.295 mg/L，真值为0.301 mg/L，实验室内绝对误差0.008，相对误差为2.7%，标准偏差为0.0017,相对标准偏差为0.14%。
结论
摘要：空气中的二氧化硫是造成大气污染的主要有害气体之一，为了提高地区或城市环境空气质量状况，对环境空气中的二氧化硫的测定有着重要的意义。文章对甲醛吸收法测定大气中二氧化硫的方法进行了分析。
关键词：甲醛吸收法；大气二氧化硫；测定方法
Abstract: in the air the sulfur dioxide atmosphere pollution is a major one of harmful gases, in order to improve the region or city environment air quality situation, for the environment in the air the determination of sulfur dioxide has the important meaning. This paper absorption method for the determination of formaldehyde of sulfur dioxide in air of the methods are analyzed.
Keywords: formaldehyde absorption method; The sulfur dioxide atmosphere; Determination method
环境空气质量作为与人类生存密切相关的极其重要的一环，环境空气监测正以高速度向前发展着。中国已将二氧化硫列为一种主要的法规控制空气污染物，并将大气中二氧化硫的浓度水平作为评价空气质量的一项重要指标。目前环境空气中二氧化硫的测定方法主要有四氯汞钾溶液吸收－盐酸副玫瑰苯胺分光光度法(简称四氯汞钾法)、甲醛缓冲溶液吸收－副玫瑰苯胺分光光度法(简称甲醛法)及定电位电解法。甲醛法与四氯汞钾法的精密度、准确度、选择性和检出限相近，但甲醛法避免了使用毒性大的含汞吸收液，目前多被采用。但在实际测定过程中会发现按照标准方法配制试剂，试剂的空白值及灵敏度会偏低，本方法通过对所使用的试剂进行研究并对试剂的配方作了改进收到了较好的结果。
1实验部分
1.1原理
大气中二氧化硫用甲醛缓冲液采集，生成稳定的羧甲基磺酸，加氢氧化钠后释放出二氧化硫，与盐酸副玫瑰苯胺反应生成红色化合物，于577nm波长下测量吸光度，进行定量。
1.2仪器
(1)多孔玻板吸收管。
(2)空气采样器，流量0～1．0L/min。
(3)具塞比色管，25ml。
(4)UV757CRT紫外可见分光光度计。
1．3试剂
(1)氢氧化钠溶液，c(NaOH)=1．5mol/L:称取6．0gNaOH，溶于100ml水中。
(2)氨磺酸溶液:分别配制成0．3%、0．4%、0．5%、0．6%、0．7%、0．8%不同浓度的溶液，密封冰箱保存。
(3)环己二胺四乙酸二钠溶液，c(CDTA－2Na)=0．05mol/L:称取1．82gCDTA，加入氢氧化钠溶液(1．3．1)6．5ml，用水稀释至100ml
(4)甲醛缓冲吸收储备液:吸取36～38%的甲醛溶液5．5ml、CDTA－2Na溶液20．00ml、称取2．04g邻苯二甲酸氢钾，溶于少量水中；将三种溶液合并，再用水稀释至100ml，置于冰箱内可保存一年。临用前，再用水稀释100倍。
(5)盐酸副玫瑰苯胺溶液ρ(PRA)=0．50g/L:吸取25．00ml副玫瑰苯胺储备液ρ(PRA)=2．0g/L(天津化学试剂研究所)于100ml容量瓶中，加入30ml85%的浓磷酸，8ml浓盐酸，用水稀释至标线，摇匀，放置过夜24h后使用。避光密封可保存9个月。
(6)二氧化硫标准贮备溶液，ρ(SO2)=100g/ml(国家环保总局标准样品研究所)。
(7)二氧化硫标准溶液，ρ(SO2)=1．00g/ml:用甲醛吸收液将二氧化硫标准贮备(1．3．5)液稀释成每毫升含1．0μg二氧化硫标准溶液。此溶液用于绘制标准曲线，在4～5℃下冷藏，可稳定1个月。
1.4实验方法
1.4.1氨基磺酸溶液
(1)氨基磺酸溶液最佳浓度选择
取12支25ml干净比色管加入5．00ml浓度为1．0g/ml的二氧化硫标准溶液，同时加入30g氮氧化物，然后加吸收液至10．0ml，先分别加入浓度为0．3%、0．4%、0．5%、0．6%、0．7%、0．8%氨基磺酸0．5ml混匀放置10min，然后再分别加入0．5ml浓度为1．5mol/L的氢氧化钠溶液，迅速将此溶液倒入装有1．0ml盐酸副玫瑰苯胺溶液的具塞比色管中，塞好塞子，混匀，在(25±2)℃水浴中反应15min。取出，于577nm波长下，以水作参比测量吸光度。
(2)两种溶液消除干扰的比较
取24支25ml比色管分为A、B、C三组，其中先在A、B两组试管中加入5ml二氧化硫标准溶液(1．0g/ml)，然后分别加入浓度为0、5、10、15、20、30、40g氮氧化物，用吸收液定溶至10．0ml。A组按标准方法加入0．6%氨基磺酸钠溶液0．5ml混匀，B组则加入0．6%氨基磺酸溶液0．5ml混匀；放置10min后，再分别加入0．5ml浓度为1．5mol/L的氢氧化钠溶液充分混匀，最后迅速将此溶液倒入C组装有1．0ml盐酸副玫瑰苯胺溶液的具塞比色管中，立即塞盖颠倒混匀，放入恒温水浴中显色，测定吸光度。
(3)氨基磺酸溶液的稳定性
标准方法中氨基磺酸钠溶液的保存时间较短配制后要低温保存，而且保存时间为10天，超过保存时间试剂会发生变质产生絮状沉淀。与氨基磺酸钠溶液相比氨基磺酸溶液的保存时间相对较长。取5ml浓度为1．00g/ml二氧化硫标准溶液，加入30g氮氧化物，然后加入0．5ml的0．6%氨基磺酸溶液放置10min，再加入0．5mlNaOH(1．5mol/L)，迅速将此溶液倒入装有1．0ml盐酸副玫瑰苯胺溶液的具塞比色管中，立即塞盖颠倒混匀，放入恒温水浴中显色，然后测定其在不同时间点的吸光度结果见表1。
表1 氨基磺酸溶液的稳定性
根据表1所显示的数据，可以看出氨基磺酸溶液消除氮氧化物的能力随着存放的时间增加逐渐下降，但比氨基磺酸钠溶液稳定的时间要稍长，在冰箱可以保存3周时间，解决了氨基磺酸钠溶液存放时间短的问题，节约了试剂。
1.4.2盐酸副玫瑰苯胺配制中Hcl的用量选择
用甲醛缓冲溶液吸收－副玫瑰苯胺分光光度法测定空气中二氧化硫时，试剂的空白值的大小对测定结果有影响，过高的空白值会增加测定的误差，而过低的空白值则会降低测定的灵敏度使测定值偏低。如按照标准方法来配制盐酸副玫瑰苯胺试剂进行样品的测定时，往往会发现这样一种情况，试剂的空白值偏低，以25℃恒温水浴时的空白值为例吸光度通常在0．032～0．038，虽然符合标准方法中要求在25℃时试剂的空白值的吸光度小于0．050的要求，但根据以往的实际经验认为空白值偏低了。通过研究及试验发现影响盐酸副玫瑰苯胺显色剂空白值吸光度偏小的根本原因是显色剂中盐酸的使用量，由于盐酸的用量对试剂的空白值的影响较大为此对显色剂中加入的HCl的用量进行了比较试验。
从中可见配制盐酸副玫瑰苯胺显色剂时随着HCl加入量的增加，吸收液的空白值直线下降，盐酸含量多，空白的吸光度低，样品颜色也低，盐酸含量少，样品颜色深，吸光度也相应增大。虽然标准方法中要求吸收液在25℃时的空白值要低于0．050，但在实际分析过程中发现如果一味的追求低空白值，则会使试剂的灵敏度也随之下降。即按照标准方法中对空白值的要求，同时又考虑到随着气温的升高试剂的空白值会有所增加，所以选择配制盐酸副玫瑰苯胺时盐酸的加入量以8ml为宜。
2讨论
2.1校准曲线的绘制
分别用标准方法和本方法对同一系列二氧化硫标准溶液进行测定，绘制校准曲线。取28支25ml具塞闭塞管，分A、B、C、D四组，每组7支，A和C组按表3配制校准系列。
在A组各管中分别加入0．5ml氨磺酸钠溶液0．6%和0．5ml氢氧化钠溶液，混匀，在B组各管中分别加入1．00ml0．05%PRA溶液(12mlHCl)。在C组各管中分别加入0．5ml氨磺酸溶液0．6%和0．5ml氢氧化钠溶液，混匀。在D组各管中分别加入1．00ml0．05%PRA溶液(8mlHcl)。将A、C组各管的溶液迅速地全部倒入盛有盐酸副玫瑰苯胺溶液的B、D管中，立即加塞混匀后放入恒温水浴中显色(25±2℃)。在波长577nm处，用1mm比色皿，以水为参比测量吸光度。扣除空白之后，以吸光度为纵坐标，二氧化硫的含量(μg)为横坐标，建立校准曲线回归方程。
从中可以看出，本方法所建立的回归方程式中吸光度A－A0与二氧化硫(μg)间有很好的线性关系。而且本方法标准曲线各点的吸光度值较标准方法高，因此斜率b值也相应增大了，但却完全符合标准方法中对标准曲线的斜率范围控制的要求。
2.2方法检出限及测定下限
本方法对20个空白样品进行了平行测定算出标准偏差，进而求出当采样体积为30L时方法的检出限为0．006mg/m3。测定下限为0．024mg/m3，符合标准方法的要求。
2.3方法准确度测试数据
取不同浓度的标准物质(国家标准样品研究中心配制)，按照本实验方法进行方法准确度的测试。从以上测试结果来看上述2个标准样品的实测浓度都落在质控样浓度范围内，完全符合质控样的要求。
2.4样品采集及分析
用内装10ml吸收液的U型多孔玻板吸收瓶用0．5L/min流量平行采样1h，采样后放置20min使样品中臭氧分解，再按两种不同分析方法进行测试，测试结果显示两者的相对误差＜5%。
2.5回收率的测定
取一定量的二氧化硫标准溶液分别加入到样品吸收液中进行加标回收率的测定，根据测定结果计算回收率，平均回收率为98.3%，结果见表1。
表1 加标回收率的测定
3结论
总之，环境空气中二氧化硫监测是空气质量监测的基本监测项目之一，本方法用氨基磺酸代替氨基磺酸钠来消除氮氧化物干扰，同时通过改变盐酸副玫瑰苯胺试剂中盐酸的用量，提高了反应的灵敏度。本方法与使用标准方法测定的结果要求一致，校准曲线的线性、准确度、回收率均符合监测分析技术要求。
关键词：紫外-可见分光光度法；二氧化硫；水产品
中图分类号：O657.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0227-02
Abstract：An ultraviolet-visible spectrophotometry method for the determination of sulfur dioxide in aquatic products was developed. Methods Ultraviolet-visible spectrophotometry， the detection wavelength was 550 nm， formaldehyde solution as absorption liquid， pararosaniline hydrochloric acid solution as chromogenic agent. The temperature was held constantly at 23 ℃， and the Chromogenic time was contoled at 20 min. sulfur dioxide has good linear relationship in the range of 0.4-2 μg with the correlation coefficient larger than 0.999. The recovery is between 80.3-87.2%， and the precision is below 3.0%. The method was used in the detecting of aquatic products， and the established method has been successfully applied to the determination of sulfur dioxide in aquatic products.
Key words：Ultraviolet-visible spectrophotometry； Sulfur dioxide； Aquatic products
硫酸盐是一种较早就被广泛使用的食品添加剂，可作为抗氧化剂、漂白剂和防腐剂，可抑制食物褐变，防止鲜虾生成黑斑等，在酸性介质中，也可作为抗菌剂使用[1]。GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中规定了各类食品中亚硫酸盐的最大使用量（以二氧化硫残留量计），若摄入过量的亚硫酸盐，会造成胃肠障碍，引起头疼，肾脏障碍等症状。
亚硫酸盐的检测方法通常采用显色法、蒸馏法、离子色谱法[2，3]等，各种方法适用的食品类别不同。蒸馏法适用于色酒、葡萄糖糖浆、果脯；显色法适用范围更为广泛，但该法中使用四氯汞钠溶液作为吸收液，常温下具有微小的挥发性，且配制时使用的氯化高汞为剧，本研究中采用甲醛溶液作为吸收液，避免使用剧，且具有较好的准确度和精密度，适用于水产品中亚硫酸盐的检测。
1 实验部分
1.1 仪器、材料与溶液配制
仪器：紫外-可见分光光度计（日本岛津公司）；涡旋混合器（德国IKA）；分析天平（德国赛多利斯）。
材料：二氧化硫标准溶液（质量浓度为100mg/L，上海沪宇生物科技有限公司），氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），氨基磺酸铵（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），邻苯二甲酸氢钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），甲醛（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），0.2%盐酸副玫瑰苯胺溶液（上海沪宇生物科技有限公司），乙二胺四乙酸二钠盐（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），亚铁氰化钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），乙酸锌（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。
溶液配制：甲醛吸收储备液：称取2.04g邻苯二甲酸氢钾，少量水溶解，加入20mL0.05mol/L乙二胺四乙酸二钠盐溶液、5.5mL甲醛，用水定容至100mL，摇匀；甲醛吸收使用液：用水将甲醛吸收储备液稀释100倍即得，临用现配；0.05mol/L乙二胺四乙酸二钠盐溶液：称取1.8612g乙二胺四乙酸二钠盐，用新沸后冷却水溶解并定容至100mL，摇匀；氨基磺酸铵溶液：称取0.30g氨基磺酸铵，少量水溶解，加入3mL1mol/L氢氧化钠溶液，用水定容至100mL，摇匀；1mol/L氢氧化钠溶液：称取4.00g氢氧化钠，少量水溶解，并用水定容至100mL，摇匀；盐酸副玫瑰苯胺使用液：移取13mL0.2%盐酸副玫瑰苯胺，加入30mL浓磷酸、12mL浓盐酸，用水定容至100mL，摇匀；亚铁氰化钾溶液：称取10.6g亚铁氰化钾，用水溶解并定容至100mL，摇匀；乙酸锌溶液：称取22g乙酸锌，用水溶解，加入3mL冰醋酸，并用水定容至100mL，摇匀；2μg/mL二氧化硫标准使用液：精密吸取二氧化硫标准溶液0.2mL，用甲醛吸收使用液稀释定容至20mL，摇匀待用。
1.2 标准系列的配制
分别精密移取2μg/mL二氧化硫标准使用液0、0.2、0.4、 0.6、0.8、1.0mL于试管中，以甲醛吸收液定容至10mL，摇匀，加入0.5mL氨基磺酸铵溶液，摇匀，加入1.0mL1mol/L氢氧化钠溶液，摇匀待用；取另一套试管，分别加入0.5mL盐酸副玫瑰苯胺使用液，将第一套管中溶液快速倒入第二套管中，立即盖塞并摇匀，23℃条件下20min测定。
1.3 样品前处理
（1）提取准确称取混合均匀的水产品样品5-10g（精确至0.01g），置于100mL容量瓶中，加入相当于20mL的甲醛吸收液，浸泡4h以上，加入亚铁氰化钾和乙酸锌溶液各3mL，摇匀，用水稀释定容至刻度，摇匀并用定量滤纸过滤待用。
（2）显色：精密移取上述滤液0.5-5mL于试管中，其余操作同标准系列配制中“以甲醛吸收液定容至10mL”至“23℃条件下20min测定”。
1.4 紫外-可见分光光度计条件
检测波长550nm。
2 结果与讨论
2.1 吸收液的选择
本文中采用甲醛吸收液代替国家标准GB/T5009.34《食品中亚硫酸盐的测定》方法中采用四氯汞钠吸收液提取样品中的二氧化硫，其目的在于避免使用剧毒试药氯化高汞，以及避免各单位采购、领取、使用和废液处理中带来的诸多不便；采用甲醛吸收液进行亚硫酸盐检测的原理是样品在酸性条件下释放出二氧化硫，被甲醛吸收液中甲醛结合形成羟甲基磺酸加成物，并与显色剂盐酸副玫瑰苯胺形成紫红色络合物，通过紫外分光光度计进行检测。
2.2 显色条件的优化与控制
盐酸副玫瑰苯胺显色法检测亚硫酸盐含量中，显色反应受温度影响较大，温度较低时，显色反应较慢，相同显色时间较温度稍高时的灵敏度低；温度过高时，显色反应快，有效测定待测液吸光度值的时间较短，重复性较差，因此在均衡考虑显色速度与显色时间两者，通过实验测试表明，在23℃下，显色20min较优，且标准系列溶液同样品溶液应在相同条件下显色，并控制显色时间一致才能保证检测的准确度和精密度。
2.3 方法的线性
在相同的检测条件下，依次测试标准系列溶液，得到相应的响应值，以响应值为纵坐标、含量为横坐标作图，得到标准曲线的线性为y=0.0342x-0.0006，相关系数为0.9993，线性关系较好。如图1所示。
2.4 方法的精密度和准确度试验
称取空白样品六份，分别加入一定浓度的标准溶液，按样品前处理方法进行处理并检测，分别计算回收率和精密度，得出回收率在80.3%-87.2%之间，RSD小于3.0%，测定结果见表1。
3 结语
本文采用紫外可见分光光度计检测水产品中亚硫酸盐的含量，采用甲醛吸收液代替四氯汞钠作为吸收液，避免使用剧毒药，同时也避免了剧毒试药采购、使用等方面的一系列问题；同时方法中需要注重的细节也一一进行详细的阐述；且本文建立的方法具有较好的回收率、精密度，线性关系良好，适用于水产品中亚硫酸盐的检测。
参考文献：
[1]李雪莲，杨丽等.食品中亚硫酸盐研究进展[J].亚太传统医药，2015，11：34-37.
一、二氧化硫和二氧化碳性质的异同
1.物理性质
相同点：常温下，二者都是无色气体，密度都大于空气。标况下，二氧化硫的密度为2.8752g/L，二氧化碳的密度为1.9643g/L。
不同点：二氧化碳没有气味，二氧化硫有刺激性气味；二氧化碳无毒，二氧化硫有毒；二氧化碳能溶于水（1体积水大约溶解1体积气体），二氧化硫易溶于水（1体积水大约溶解40体积气体）；二氧化硫易液化。
2.化学性质
相同点：①都是酸性氧化物
a.都能和水反应，生成的酸不稳定，只能存在于溶液中。
b.都能和碱反应，用量比不同，生成物不同（碱过量生成正盐，碱不足量生成酸式盐）。
例如：Ca（OH）2+SO2（少量）=CaSO3+H2O
Ca（OH）2+SO2（过量）+H2O=Ca（HSO3）2
Ca（OH）2+CO2（少量）=CaCO3+H2O
Ca（OH）2+CO2（过量）+H2O=Ca（HCO3）2
②都有一定的氧化性
2H2S+SO2=3S+2H2O C+CO2=2CO
不同点：①二氧化硫常表现还原性，二氧化硫无还原性。
SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
②二氧化硫具有漂白性，能漂白某些有色物质，二氧化碳不能。
③造成大气污染的原因不同：二氧化硫形成酸雨，二氧化碳引起温室效应。
二、鉴别二氧化硫和二氧化碳的方法
二氧化硫和二氧化碳都能使澄清的石灰水变浑浊，若通入的气体过量，则沉淀都可以消失。所以不能用澄清的石灰水鉴别二氧化硫和二氧化碳。通常可用以下方法：
（1）有刺激性气味的为二氧化硫，无味的为二氧化碳。
（2）用品红溶液。使品红溶液褪色的是二氧化硫，不能使品红褪色的是二氧化碳。
（3）用高锰酸钾溶液，紫色褪去的是二氧化硫，无明显现象的是二氧化碳。
（4）用氢硫酸，出现浑浊的是二氧化硫，无明显现象的是二氧化碳。
（5）用氯化铁溶液，使棕黄色变浅的的二氧化硫，无明显现象的是二氧化碳。
SO2+2FeCl3+2H2O=FeCl2+FeSO4+4HCl
（6）用溴水，使橙色褪去的是二氧化硫，无明显现象的是二氧化碳。
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
三、如何检验和鉴别某混合气体中含有二氧化硫和二氧化碳
检验和鉴别二氧化硫方法有多种，例如，二氧化硫通入品红溶液中品红褪色；通入溴水中溴水褪色；通入澄清石灰水中也能生成白色沉淀。检验和鉴别二氧化硫碳方法一般是跟澄清石灰水生成白色沉淀。因此，必须先检验或鉴别二氧化硫，后检验或鉴别二氧化碳。方法如图装置所示：
A B C D
若A瓶品红溶液褪色，证明混合气体含有二氧化硫。B瓶除去剩余的二氧化硫，化学反应方程式为：2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4.
C瓶品红溶液不褪色，说明二氧化硫已除尽，若D瓶澄清的石灰水变浑浊，则证明原混合气体中有二氧化碳。
四、巩固练习
1.检验二氧化硫中是否含有二氧化碳，可采用的方法是
（ ）
A.通过品红溶液 B.通过澄清的石灰水
C.先通过氢氧化钠溶液再通过澄清的石灰水
D.先通过酸性高锰酸钾溶液，再通过澄清的石灰水
2.将二氧化碳通入下列溶液中，不能发生反应的是（ ）
A.CaCl2 B.Na2CO3
C.Na2SiO3 D.NaClO
3.下列气体不能用浓H2SO4干燥的是（ ）
A.CO2 B.NH3
C.SO2 D.HCl
4.下列物质能使品红溶液褪色的是（ ）
①干燥的Cl2 ②Na2O2 ③O3
④活性炭 ⑤SO2
A.除①外其他都可以 B.只有①②③
C.只有①④⑤ D.全部都可以
5.下列实验能证明一定有二氧化硫存在的是（ ）
①能使澄清的石灰水变浑浊
②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
③能使品红溶液褪色
④通入足量的氢氧化钠溶液再加氯化钡溶液有白色沉淀产生，该沉淀溶于稀盐酸
⑤通入溴水能使溴水褪色，再滴加硝酸钡溶液有白色沉淀产生
A.都能 B.都不能
C.③④⑤ D.只有⑤
关键词：气体反应；趣味化学实验；实验优化设计
文章编号：1005C6629（2017）1C0068C04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”这句话告诉我们，兴趣其实是最好的老师，一个人一旦对某一事物或某种活动产生兴趣，就会全身心投入其中。因此，课堂教学中，教师除了讲授基础知识、基本技能外，更重要的一点是要培养学生的学习兴趣，激发其求知欲望，引导其进入一种积极的、主动的学习状态。化学是一门以实验为基础的科学，本文以气体反应内容为例，结合高中化学的课堂教学，谈谈笔者利用演示实验激发学生学习兴趣的教学实践。
1 气体反应的实验设计
“气体的性质”是高中化学中重要的教学内容，也是教学难点之一[1]，因为绝大多数气体无色无形，看不见摸不着，如何生动而又形象地描述气体的性质？不少教师会利用实验进行辅课堂教学[2]，但实验应怎样设计才能吸引学生，激发其学习热情？笔者认为以下几点非常关键。一是所选内容在课堂上可当场操作演示，且实验现象要明显有趣，给学生以直观感受；二是实验过程要有悬念，能激起学生的好奇心，启迪学生学习的灵感，引发探究的欲望；三是由实验引出诸多问题让学生思考，留给他们进一步想象和拓展的空间。现举数例如下。
2 实验案例
2.1 氨气与氯化氢的反应
现行上海市高中化学教材中对氨气与氯化氢的反应是这样描述的[3]：取两根玻璃棒，分别在浓氨水及浓盐酸里蘸一下，然后将两根玻璃棒逐渐靠近但不接触，这时可以观察到在两根玻璃棒之间有白烟产生（图1a）。按照教材教师在课堂上演示了氨水与浓盐酸挥发然后再发生气相反应的过程，但从实际教学效果来看，留给学生的印象并不深刻。因此笔者将实验进行了如下改进：在一根长玻璃管两端塞上棉花，分别向两端同时滴入浓氨水和浓盐酸，马上用橡皮塞塞住，半分钟之后就可以看到白烟在玻璃管内生成；再仔细观察，会发现白烟的位置不在管的中央，而在靠近浓盐酸的一端（图1b）。通过改进的演示实验教学，学生理解了3个知识点：①氨水与浓盐酸分别在玻璃管的两端，距离较远，挥发扩散后才发生反应；②气体的扩散速率与气体式量有关（Graham扩散定律），在同温同压下气体扩散速度与气体密度的平方根成反比，因氨气的密度小，扩散速度快，故而反应在靠近浓盐酸的一端进行；③氨气和氯化氢反应生成固体氯化铵（白烟）。与教材实验相比，改进后的实验教学效果明显好于前者。
2.2 硫化氢与二氧化硫的反应
二氧化硫和硫化氢反应，教材里是这样设计的[4]：取一瓶二氧化硫和一瓶硫化氢气体（图2a），把两瓶气体混合，观察瓶壁上有什么现象，结论是瓶壁有浅黄色固体和水珠出现，这是一个定性实验。
笔者对教材实验装置进行了改进设计，采用矿泉水瓶收集两种气体（图2b）。在课堂演示时，将两瓶子撤去盖子后对接迅速用胶封住瓶口，按照Graham气体扩散定律，式量小（密度小）的气体扩散速率快，因此浅黄色固体和水珠应出现在盛装二氧化硫气体的瓶内，但实验结果恰恰相反，产物主要集中在硫化氢瓶内（图2c）。这一反常现象一下子引起了W生的兴趣，大家各抒己见。经过分析，得出了造成此实验现象的原因是：硫化氢与二氧化硫发生氧化还原反应（2H2S+SO23S+2H2O），反应物消耗比为2：1，即在同等条件下硫化氢瓶中的压强减小更快，由于压差的存在，导致二氧化硫气体被“吸入”硫化氢瓶中，并在其中生成硫和水。
此时，学生又进一步提出了疑问：既然硫化氢与二氧化硫反应使系统的压力下降，为何瓶子没有变形呢？再对实验过程中各环节进行检查和分析，得出了原因。由于实验中采用口香糖胶来封瓶口，导致装置的气密性还不够好。针对此缺陷再进行改进后，用插有短玻璃管的橡皮塞代替塑料瓶盖，两玻璃管口用乳胶管连接，中间夹以弹簧夹（图2d）。实验开始后松开弹簧夹，反应经数分钟或数小时（取决于玻璃管内径的粗细），可以看到玻璃管中生成黄色的硫，同时瓶子慢慢变瘪。以上实验结果环环相扣，过程充满悬念，给学生留下深刻印象。
2.3 氨气与氯气的反应
高三的教材告诉我们，氨气与氯气存在两个反应：
反应（1）中氨气与氯气的计量系数比为2：3，即在温度、压力相同时，反应600mL的氯气需要消耗400mL的氨气。反应（2）中的系数比为8：3，即反应600mL的氯气需要消耗1600mL的氨气。于是有不少学生猜测，只有当氨气的量超过400mL时，才会发生第二个反应生成氯化铵。那么实际情况真是如此吗？只有反应（1）进行完全了才进行反应（2）？
我们进行了演示实验。如下图3，取两个体积不同的矿泉水瓶，600mL的大瓶储存氯气，350mL的小瓶储存氨气，两瓶子用乳胶管相连。弹簧夹一经打开，在玻璃管及瓶中立刻产生白烟，说明反应（1）（2）几乎是同时发生的。与实验2.2相似，几分钟后，瓶子变瘪。
对此实验现象和结果进行讨论和分析后，得出了如下解释：氨气首先与氯气反应生成氯化氢，酸性的氯化氢气体又与碱性的氨气立即快速反应生成氯化铵；据实验现象还可得出后者反应速率远大于前者的结论。因此，不待反应（1）中的氯气消耗完，反应（2）已开始。这一演示实验生动地描述了“反应速率”这一概念，也给了学生一个启发，很多化学实验的结果和我们当初的想象是不一样的[5]。
2.4 喷泉实验
喷泉实验是高中化学实验中关于氨气性质的经典实验[6，7]，教材中其装置如图4所示。当打开活塞时，烧瓶内的氨气迅速溶于水生成氨水（NH3+ H2ONH3・H2ONH4++OH-），在烧瓶内外产生压差，压差将烧杯中的液体压入烧瓶中形成喷泉，由于氨水使酚酞变红，所以喷泉呈红色，非常美丽。
由于原理比较简单，笔者便尝试着请学生对喷泉实验进行创新改进，并在其间插入诸多问题让其思考。例如，问题1，如果将烧瓶中的气体换成氯气，还能形成喷泉吗？学生经过思考后很快就回答不能，因为氯气在水中的溶解度较小。接着教师再提出问题2，那么能否设法提高氯气的溶解度呢？经过热烈讨论，学生给出了答案，采用氢氧化钠溶液代替水。
新实验采用如下设计：以氯气取代氨气，把胶头滴管中的水换成氢氧化钠溶液（浓度较高），在烧杯中也加入含酚酞的氢氧化钠溶液（浓度较低），溶液呈粉红色。实验中将胶头滴管中的氢氧化钠挤入圆底烧瓶，轻轻晃动圆底烧瓶片刻，再打开弹簧夹，因烧瓶内的氯气与氢氧化钠发生反应形成负压：Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O，烧杯中的液体被压入瓶内，成功地完成了氯气的喷泉实验。此时观察仔细的学生注意到，喷泉的颜色由原来的粉红色变成了无色。这又是一个非常好的知识引入点。教师继而引入问题3，溶液为何褪色？经过启发，学生分析褪色的原因可能有两个：①氯气与氢氧化钠反应，消耗了氢氧化钠；②氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠，生成的次氯酸氧化酚酞。原因究竟是哪一个？还是以实验事实来作答。利用烧瓶中的液体进行如下分析实验：在液体中滴入溲趸钠，如果溶液再次变红，则可推断是原因①；或在液体中加入酚酞，如果溶液重新变红，则证明是原因②。实验结果显示，溶液中加入酚酞后才会再次显粉红色，说明使溶液褪色的真正原因是由次氯酸氧化酚酞所致。在本实验中，教师对实验加以变换，以问题为导向，通过对问题的层层剖析，结合现场操作演示，将氨气、氯气的物理及化学性质有趣地展现在学生面前。
3 结语
本文对四个原有教材实验进行了设计优化和拓展深化，将“氨气与氯化氢”、“硫化氢与二氧化硫”、“氨气与氯气”、“喷泉实验”四个反应作为课堂演示实验，并以问题为导向，通过递进式提问及对问题的层层剖析，结合现场演示，将几种气体的物理及化学性质生动直观地展现在学生面前。这些教学手段活跃了课堂氛围，激发了学生思维，巩固了所学知识，拓展了学生认知，提高了学习兴趣，收到了良好的教学效果[8，9]。同时需要提醒的是，上述气体均属于有毒有害气体，实验操作时须做好必要的防范措施，这一点也是为了对学生进行安全教育和环保意识的唤起。化学是以实验为基础的自然科学，化学反应往往伴随有色彩、形态、声音、能量、气味等变化，只要我们精心设计，将这些丰富多彩的实验内容引入课堂教学，就能激发学生的兴趣并使其成为学习的动力，让学生在愉悦、活泼的课堂氛围中潜移默化地接受教育，达到“润物细无声”的教学效果。
参考文献：
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学生实验往往是三个人一组，共同完成对实验的操作。然而学生实验往往容易形成一个学生做，其他学生观看的局面，使学生不能融洽合作。教师就要引导学生进行合作，使学生能够配合默契、相互监督和促进。例如，在探究“一定物质的量浓度溶液的配制”时，作为高中阶段一个重要的定量分析实验，学生只有亲身体验实验的操作，才能真正理解实验设计的科学性、合理性。在学生的操作中，教师要引导学生学会规范操作，学生之间相互观察、评价和讨论，其中有一个小组就针对配制问题进行了讨论。学生甲:利用玻璃棒引流的时候，玻璃棒的下端应该在标线的下方，你这样放在标线上方是不对的。学生乙:引流的目的是将溶液全部转移到容量瓶中，有什么不对呀?学生的意见也形成了两派，学生之间激烈地讨论起来。面对这种情况，教师从实验原理进行引导，整个实验要注意两个方面:溶质和溶液，不仅要保证溶质全部转移到容量瓶，还要保证溶液为100mL。这样，使学生明白了玻璃棒如果在标线上面的话会有液体残留，从而影响最终溶液的体积，得到了玻璃棒应该在标线下的正确结论。可见，学生实验不是对实验的模仿，更要融入学生的思想，进行操作、理论和原理上的合作，从而让学生明白规范操作的重要性，提高实验能力。
二、感受探究实验的精彩，融合思维碰撞
探究实验是培养学生分析问题能力、解决问题能力的重要途径。在教学中，教师可以根据教材内容和学生需求，将验证实验或者是化学问题创设为探究实验，通过学生之间的思维碰撞、相互探索交流，实现对化学知识的探究，促进学生对自我的认识和创新，让学生感受探究实验的精彩。例如，在探究“乙烯的制备”时，观察实验现象，学生明显地看到无色的乙醇和浓硫酸溶液在加热的过程中变为了黑色溶液，于是对实验产生了质疑。学生质疑:得到的乙烯纯净吗?其中还有哪些杂质气体呢?教师可以将这个问题改为探究实验，让学生对此创设实验。教师及时引导学生的猜想，猜想其中可能的杂质气体，考虑到溶液中浓硫酸的性质，学生想到了二氧化硫气体，如何设计实验进行检验呢?学生开始分析乙烯和二氧化硫的性质，从而选择了乙烯利用溴水进行检验，二氧化硫利用品红进行检验，但是二氧化硫也会使溴水褪色，故此学生又选择了氢氧化钠溶液除去二氧化硫，从而设置了严密的实验方案。实验步骤:将生成的气体依次通入品红溶液、氢氧化钠溶液、品红溶液、溴水，并观察实验现象。学生对自己创设的实验感到非常兴奋，在实验操作上也非常认真，根据自己的实验，学生对其中的二氧化硫杂质进行了验证，同时验证了乙烯的生成。四、体会书写实验的精彩，升华归纳能力实验报告是学生对实验的总结和升华，是学生理清思维、反思整合的有效途径。在教学中，教师要指导学生根据自己的实验操作撰写实验报告，对实验原理、仪器与试剂、实验步骤进行详细的记录，观察到了什么现象?能够得到什么样的结论?操作不当对实验造成的影响?从而使学生全面细致地了解实验、理解原理。
三、总结
含酚、氰、汞、铬、砷的废液必须处理达到三废排放标准才能排放，下面介绍几种方法适用于实验室小量废液的处理。
1．低浓度含酚废液可加入次氯酸钠或漂白粉，使酚氧化成水和二氧化碳。高浓度可使用丁酸乙酯萃取，再用少量氢氧化钠溶液反复萃取。调节pH后，进行重蒸馏，提纯后使用；
2．低浓度氰化物废液可加入氢氧化钠调节pH为10以上，再加入高锰酸钾粉末（3%），使氰化物分解。若是高浓度的，可使用碱性氯化法处理，先用碱调节pH为10以上，加入次氯酸钠或漂白粉。氰化物分解为二氧化碳和氮气，放置24小时排放。含氰化物废液不得乱倒或与酸混合，生成挥发性氰化氢气体有剧毒；
3．若不小心将金属汞散落在实验室里（如打碎温度计和示波极谱仪操作不慎）必须及时清除。如用滴管或用在硝酸汞的酸性溶液中浸泡过的薄铜片、铜丝收集于烧杯中用水覆盖。散落过汞的地面应撒上硫磺粉，生成毒性较小的硫化汞；或喷上20%三氯化铁水溶液，干后再清除（但该方法不能用于金属表面，会产生腐蚀）。对于含汞废液的处理，可先将废液调至pH=8～10加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，生成硫化铁沉淀可将硫化汞微粒吸附沉淀，然后静置分离，清液可排放，残渣可用焙烧法回收汞或制成汞盐；
4．含铬废液中加入还原剂，如硫酸亚铁、亚硫酸钠、铁屑，在酸性条件下将六价铬还原成三价铬，然后加入碱，如氢氧化钠、氢氧化钙等，使三价铬形成Cr(OH)3沉淀，清液可排放。沉淀干燥后可用焙烧法处理，使其与煤渣一起焙烧，处理后可填埋；
5．含砷废液处理，加入氧化钙，使pH为8，生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀，在Fe3+存在时共沉淀。或使溶液pH大于10，加入硫化钠，与砷反应生成难溶、低毒的硫化砷沉淀。产生含砷气体的试验在通风橱中进行；
6．用碱将废液pH调至8～10，生成Pb(OH)2和Cd(OH)2沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，沉淀物可与其它无机物混合进行烧结处理，清液排放。
实验室废液的处理
实验中经常会产生某些有毒的气体、液体和固体，都需要及时排弃，特别是某些剧毒物质，如果直接排出就可能污染周围空气和水源，损害人体健康。因此，对废液和废气、废渣要经过一定的处理后，才能排弃。
产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行。通过排风设备将少量毒气排到室外，使排出气在外面大量空气中稀释，以免污染室内空气。产生毒气量大的实验必须备有吸收和处理装置。如二氧化氮、二氧化硫、氯气、硫化氢、氟化氢等可用导管通入碱液中，使其大部分吸收后排出，一氧化碳可点燃转成二氧化碳。少量有毒的废渣常埋于地下（应有固定地点）。下面主要介绍一些常见废液处理的方法。
(1) 无机实验中通常大量的废液是废酸液。废酸缸中废酸液可先用耐酸塑料网纱或玻璃纤维过滤，滤液加碱中和，调pH至6～8后就可排出。少量滤渣可埋于地下。
(2) 废铬酸洗液可以用高锰酸钾氧化法使其再生，重复使用。氧化方法：先在110～130℃下将其不断搅拌、加热、浓缩，除去水分后冷却至室温，缓缓加入高锰酸钾粉末。每1000mL加入10g左右，边加边搅拌直至溶液呈深褐色或微紫色，不要过量。然后直接加热至有三氧化硫出现，停止加热。稍冷，通过玻璃烧芯漏斗过滤，除去沉淀；冷却后析出红色三氧化铬沉淀，再加适量硫酸使其溶解即可使用。少量的废铬酸洗液可加入废碱液或石灰使其生成氢氧化铬（Ⅲ）沉淀，将此废渣埋于地下。
(3) 氰化物是剧毒物质，含氰废液必须认真处理。对于少量的含氰废液，可先加氢氧化钠调至pH＞10，再加入几克高锰酸钾使CN-氧化分解。大量的含氰废液可用碱性氯化法处理。先用碱将废液调至pH＞10，再加入漂白粉，使CN-氧化成氰酸盐，并进一步分解为二氧化碳和氮气。
本文通过保险粉和二氧化硫脲在不同条件下对深色羊毛羊绒染织品进行退色处理，通过直观观察、显微镜观察纤维形态以及白绒对比分析了退色效果和鳞片损伤程度，并对这两种退色剂进行了综合比较，得出适合深色羊绒染制品的退色工艺条件。
关键词：深色羊绒；保险粉；二氧化硫脲；退色；鳞片
Abstract：In this paper, both sodium hydrosulfite and thiourea dioxide were applied to the stripping of deep-dyed cashmere product. Through visual and microscopic observation as well as scale shape comparison of white cashmere before and after the same stripping treatment, effects of stripping and damnification of scale were analyzed. Meanwhile, comprehensive effects of the two kinds of stripping agents were compared, therefore, the optimum stripping method was educed.
Keywords：deep-dyed cashmere; sodium hydrosulfite; thiourea dioxide; color stripping; scale
目前，羊毛羊绒的主要定性定量方法是光学显微镜法，即利用投影显微镜或纤维细度分析仪CU-II将纤维放大，根据各自的鳞片结构特征依次分辨出每根纤维的种类，并测量直径和计数，对于深色样品，由于染料的干扰很难清晰地观察鳞片结构，因此必须经过退色处理才能进行鉴别。GB/T 16988―1997《特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》附录B[1]中列出了平平加退色法，但在实际应用中发现，该方法的效果非常有限，根本无法满足实际检测中深色样品的退色需要，因此，寻找适宜的退色方法有助于减少检验中的误判，使检验结果更接近样品的真值，提高测试结果的准确性。
常用的羊毛退色剂有保险粉、二氧化硫脲、双氧水及各种匀染剂等，通过比较这些退色剂对深色羊毛羊绒染织品的退色效果，发现保险粉和二氧化硫脲的退色效果比较显著，其他则只能非常浅度地退色，仅适用于染整工艺中的剥色回染。传统的保险粉剥色是在碱性条件下[2]（即氢氧化钠溶液中）沸煮，而高温和碱性对毛绒纤维鳞片损伤较大；二氧化硫脲也必须结合一定的碱性助剂才能发挥其强还原性。本文将利用这两种还原剂，通过适当缓和的处理条件对深色羊毛羊绒样品进行退色，力求在获得退色效果的同时有效控制鳞片的损伤，从而更好地满足检测中的退色需要。
1原理
保险粉与二氧化硫脲退色均属于还原退色，是利用还原性将具有共轭体系的深色物还原、破坏，以达到消色、脱色的目的。一般而言，还原退色剂的退色机理大都是靠还原剂分解释放新生态氢，还原破坏色素中含共轭双键的发色体结构导致脱色。
1.1保险粉退色原理
保险粉是一种强还原剂，遇水或受潮时很快发生化学反应，反应剧烈，产生硫化氢和二氧化硫，并放出大量的热。其反应方程式为：
2Na2S2O4+H2O+O24NaHSO3
NaHSO3+H2ONaHSO4+2[H]
新生态的氢具有强烈的还原性，能破坏色素和染料结构，达到退色效果[3]。
1.2二氧化硫脲退色原理
二氧化硫脲在酸性溶液中稳定，在加热或碱性条件下易转化为其异构体甲脒亚磺酸，并迅速分解成具有强还原性的次硫酸。
次硫酸H2SO2受热分解产生初生态氢，有强烈的还原作用，能够破坏染料色素。
亚硫酸进一步水解又生成初生态氢。
H2SO3+H2O H2SO4+2[H]
初生态氢[H]对色素和染料也具有极强的还原作用[4]。
2试验
2.1仪器和材料
纤维细度分析仪CU-II（OLYMPUSBX41），pH计（美国优特pH510），恒温水浴锅，300 mL碘量瓶，载玻片，盖玻片，剪刀等；保险粉(AR)，柠檬酸盐缓冲溶液（0.06 mol/L，pH=6.0），二氧化硫脲(AR)，碳酸钠(AR)，焦磷酸钠(AR)，碳酸氢钠(AR)，三级水或去离子水，液体石蜡；深黑色羊毛羊绒混纺面料（95%羊绒，5%羊毛），拆分成纱线，整理成束，待用；分梳白山羊绒。
2.2保险粉退色
2.2.1单独保险粉退色
一般保险粉还原退色是在碱性条件下，大多是在氢氧化钠和保险粉混合体系中。但众所周知，羊毛羊绒对碱非常敏感。而根据相关文献介绍，羊毛在等电点附近染色(在20℃时其等电点为pH值4.9，在90℃时为pH值4.6)，对纤维损伤极小，具体表现在当pH值为3.5~4.5时蛋白质分解有一清楚最低值[5]。因此，本试验将选择保险粉溶液pH值在羊毛纤维的等电点范围内或附近，具体试验条件选择如表1。
由pH计测试各溶液的pH值，处理1#试样的保险粉溶液退色前后的pH值波动范围为3.6~4.8，4#pH值波动范围为4.1~5.0。因此可见，上述各不同用量保险粉退色的整个过程，pH值的波动都基本上在羊毛的等电点附近。此外，大多数羊毛退色工艺都在比较高的温度下（一般在70℃以上）进行，但高温对纤维的损伤更大，因此本文尝试在相对较低的温度下，通过提高保险粉的浓度来进行退色。由温度的单因素试验得70℃时效果比较好。
2.2.2柠檬酸盐溶液中保险粉退色
参考偶氮测定中萃取和还原染料的方法，根据柠檬酸盐溶液对某些染料具有比较好的溶解性，改用pH值在6.0左右的柠檬酸盐缓冲溶液取代水进行退色，并适当降低保险粉的浓度，具体如表2。
由于本试验中pH值相对于单独保险粉退色时有所提高，还原作用增强，对纤维的损伤也有可能会加剧，故保险粉的用量相对降低，处理时间也相应地比同等保险粉用量单独处理缩短。
2.3二氧化硫脲退色
根据二氧化硫脲退色原理可知，其在碱性条件下分解及产生初生态氢较快，但碱性浴对羊毛损伤较大，不利于羊毛的保护，应尽量避免；另一方面，二氧化硫脲与碱的还原反应中，生成物均有酸性物质存在，因此，即使当反应介质有碱存在，由于不断进行中和，碱性会不断降低。但反应生成的酸性物质是弱酸性物质，所以选用碱剂时也应相应选择弱碱，以尽量减少对羊毛羊绒的损伤[6]。故本文选择碳酸氢钠、焦磷酸钠、碳酸钠等助剂进行一系列对比试验，具体条件见表3。
2.4白绒对比试验
为了更好地比对退色剂的退色效果，更直观地评价退色对其鳞片的损伤程度，可以选择以分梳白山羊绒（白绒）为空白样进行比对，把白绒样品经过同样的退色处理方法，观察白绒处理前后的鳞片状态，结合深色毛绒制品的颜色变化程度，寻求退色效果好且鳞片损伤小的最佳组合的退色方法。本对比试验将选择综合效果较好的两种退色方法，选用其退色剂的最大用量进行试验。具体试验条件见表4。
3结果分析
关键词：实验；环保；微量；推理；安全；化学之美
文章编号：1008-0546（2013）10-0089-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
歌德说过：“我们必须把科学当作艺术，然后才能从科学中得到完整的知识。”一语道出了科学和艺术是统一的。科学是美的，而化学学科作为一门自然学科，也不例外。化学实验是化学学科的特征和魅力所在。初中化学最吸引学生之处莫过于化学实验，学生一开始对于化学的热爱之情都是从奇妙的化学实验开始的。化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他化学教学内容和形式所不能代替的特殊作用。在教学过程中，仅按照书本现有的实验，有时很难满足学生的需求。而通过精心设计有效的实验，可以让学生更好地感知实验、获得启发，充分发挥实验的教学功能，同时让实验成为学生发现化学之美的眼睛。依据以上的原则去精心设计化学实验，带领着学生进入一个美丽的化学世界，让教学变得饶有趣味，从中去感受化学的魅力，化学的美丽。
一、精心设计实验的原则
化学实验设计是指在实施化学实验之前，依据一定的化学实验目的和要求，运用有关的化学知识与技能，对实验的仪器、装置、步骤和方法等在头脑中所进行的一种规划。
设计实验时，一般要遵循以下的原则：
1. 科学性原则
科学性是指实验原理、实验程序和操作方法必须与化学理论知识和化学实验方法论相一致。因此，在设计实验时，切忌出现用错试剂等科学性错误。如鉴别Na2SO4和NaCl溶液时，有学生认为可以用盐酸酸化的硝酸银溶液，很显然，不妥当，因为盐酸中的氯离子是干扰离子，无法得出正确的结论，而选用硝酸酸化的硝酸银溶液或氯化钡溶液则符合科学性原则。
2. 绿色化原则
绿色环保是中学化学教学中学生应树立的基本化学观念之一。在化学实验设计中需体现绿色化学的思想。如对于一些不够环保的实验，可以设计合理的方案进行改进，对废液废渣进行及时的处理等方式，使整个实验过程贯穿绿色化学的思想。
3. 可行性原则
可行性是指设计化学实验时所运用的实验原理在实施时切实可行，所选用的化学实验药品、仪器、设备和方法在中学的条件下能够得到满足。如氧气和氮气的鉴别，有学生想到了测密度的方式，虽然理论上可行，但是在现有中学的条件下，却很难实施。
4. 安全性原则
安全性是指实验设计时，应尽量避免使用有毒化学药品和具有一定危险性的实验操作。但在实际教学过程中，总有一些实验存在一定的危险性。因此在设计实验时，应有一定的预见性。对该实验可能出现的一些危害进行预估。并采取适当的方式进行合理的防护，防患于未然。
5. 简约性原则
简约性是指要尽可能采用简单的实验装置，用少的实验步骤和实验药品，在较短的时间内完成实验。如鉴别HCl、NaOH和NaCl这三种溶液时，学生想到分别用碳酸钠、氯化镁、硝酸银溶液去鉴别，虽然可行，但显得繁琐，完全可以用一种试剂，如紫色石蕊试液就可以鉴别，符合简约性原则。
二、精心设计实验 多角度展示化学之美
1. 实验取长补短，绽放现象之美
车尔尼雪夫斯基说：“人们在欣赏各种美的事物而产生美感时候，总是从直观的形象开始的，只有通过生动具体的形象才能体会它的本质，从而得到情感的愉悦。”化学实验中常伴随着一些现象，如放热、发光、变色、放出气体和生成沉淀等。这些美妙现象，深深吸引着学生。学生通过感知物质及其变化的实验现象，形成化学概念，认识化学理论。美好的实验现象让学生如痴如醉，一些实验现象过于激烈，却大大刺激着学生的感官，给学生带来不适感。因此对于这部分实验，可以稍加改进，保留其鲜明有趣的实验现象，避免不足之处，从而使实验现象显得恰到好处，激发学生强烈的学习欲望。
例如：镁条燃烧实验中镁条燃烧产生的耀眼白光让学生觉得兴奋，但对眼睛刺激很大，通常观察几秒后，学生往往会“眼冒金星”，总觉得有些美中不足。如何能够设计出既能体现耀眼白光这一鲜明现象，又能缓解眼睛刺激这一弊端？在复习氧气化学性质时，采取以下的做法，收到不错的效果。
[实验设计一]
取一塑料瓶，在瓶塞上打上若干小孔，将镁粉装入其中。在培养皿中放入适量酒精，点燃后，将镁粉不断撒落在燃着的酒精上方。同时配以节奏分明的音乐，镁粉在火焰上随音乐“舞动”起来，镁粉燃烧的耀眼白光变的柔和且对眼睛刺激较小，如同烟花绽放般的景象让学生惊叹，学生深深感受到实验现象之美，获得愉悦感，从而更加投入地学习。
2. 实验清洁环保 绽放“绿色”之美
化学与环境污染密切相关，很多环境问题的解决要靠化学方法来实现。中学化学课堂是最直接的环保教育基地。化学课本比较重视在化学教育中渗透环保绿色的理念，教材编排中涉及许多环境污染问题，如温室效应、可吸入颗粒物、大气污染、酸雨等。这些书本的“绿色”点滴贯穿着整本初中教材，让化学学科无处不在绽放着“绿色”之美。然而化学作为一门以实验为基础的学科，化学实验过程中有时会产生一些有毒或者有害的物质，这些物质对环境及师生健康带来了一定危害。这给化学的美带来一处不和谐的音符。因此，在实验过程中就需要通过一些有效措施对容易产生有毒有害物质的实验进行完善。使化学实验对实验场所和环境的污染降到最低限度。同时让学生感受绿色化学实验的美好。
例如：在探究酸雨形成过程中，以往实验是将燃烧匙内点燃硫粉后伸入充满氧气的集气瓶中，待燃烧结束后，盖上玻璃片。用注射器抽取40mL二氧化硫及10mL滴有紫色石蕊试液的水溶液。整个过程中，硫粉燃烧在敞口的集气瓶中燃烧，势必导致部分二氧化硫气体外泄，整个过程不够环保。而针对这一缺点，利用医用针筒对实验进行改进，能够有效地避免环境污染问题。
[实验设计二]
在集气瓶上塞上双孔橡胶塞，分别插入燃烧匙和医用注射器（50mL），待点燃燃烧匙内硫粉后，迅速插入集满氧气的集气瓶中，待燃烧结束后，用医用注射器抽取瓶内40mL二氧化硫气体。拔下注射器，针头仍然留在双孔橡胶塞中，并迅速用自制小橡皮塞封住注射器针头的上端，防止瓶内剩余气体外逸。随后继续用针筒抽取10mL滴有紫色石蕊试液的水溶液并进行后续实验。
此处改进，有效避免了二氧化硫气体在敞口容器中会逃逸出一部分的缺陷。而且对于集气瓶中剩余的二氧化硫气体，可用注射器向其中注入氢氧化钠溶液吸收。这样一来，二氧化硫气体由于是在密闭容器中，且剩余气体及时处理，可将污染将至最低。整个实验无处不在体现着环保绿色之美。
3.实验微量高效 绽放简约之美
著名心理学家、教育家布鲁纳认为：任何学科的内容都可以用更为经济、富有活力的简约方法表达出来，从而使学习者易于掌握。陶行知曾说过：“凡做一事，要用最简单、最省力、最省钱、最省时的法子，去收获最大的效果。”一些化学实验耗时较长，用量较多。若实验能够尽可能采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，在较短的时间内完成实验，以简驭繁，省时高效，有效提高了课堂教学的质量。实验过程中让学生感受化学实验的简约之美。
例如：要证明浓硫酸的吸水性，一种实验方法是将浓硫酸置于敞口容器中，先称量开始的质量，放置一段时间后，再称量一次质量，发现质量变大了，可以间接证明浓硫酸具有吸水性。但是由于浓硫酸具有强烈的腐蚀性，放于敞口容器中，存在的一定的危险性。另外吸收了水分之后的浓硫酸仍然是一份浓度较高的酸，还需进行后续的废液处理，整个过程显得繁琐耗时，课堂教学受到限制。而对该实验采取微量化处理，则可以让实验过程变得简洁高效。
[实验设计三]
取一支温度计，将其底部温度计水银泡蘸取浓硫酸，在一个充满空气的大烧杯中不断甩动，发现温度计温度在上升。由于浓硫酸溶于水会放出大量的热，而空气中有水蒸气，浓硫酸吸收了空气中的水分后放出热，间接证明浓硫酸具有吸水性。
该实验微量简洁，不仅节约药品、节约时间、而且安全可靠。简洁却可以说明问题。这也是我们不断追求“大道至简”的教学境界。
4.实验推理严谨 绽放逻辑之美
新课程标准倡导学生初步养成勤于思考、敢于质疑、严谨求实等科学品质。具有依据已有的知识和经验对猜想或者假设做初步论证的意识。化学实验过程中必然存在着大量的推理论证过程。在实验过程中，设计环环紧扣的实验步骤，引导学生进行严谨的推理论证，层层分析推进，帮助学生建立起恰当的思维模式，形成正确的结论。化学实验推理过程借助逻辑推理方法进行，既在逻辑思维过程中，根据现实材料按逻辑思维的规律和规则形成概念，作出判断和进行推理。实验过程中，类比论证过程严丝合缝，让化学实验产生一种严谨的逻辑之美。
例如：氢氧化钠溶液和二氧化碳反应没有明显现象。学生无法判断该反应是否进行。一般直接告知。但这种灌输式的教学方法显然不利于学生科学素养的形成。而通过设计环环紧扣的实验，可以很好地解决灌输式教学的弊端，对新知识的产生和理解有着很强的说服力，同时对培养学生分析问题解决问题的科学探究能力大有益处。
[实验设计四]
取两个软塑料瓶（可选用矿泉水瓶），集满二氧化碳。准备两个橡皮塞，塞子上分别插入一个医用注射器，医用注射器内吸入一定量稀盐酸（后续实验备用）。分别倒入适量氢氧化钠溶液，迅速塞上带有医用注射器的橡皮塞，振荡软塑料瓶。发现塑料瓶变瘪。引导学生思考为何振荡后瓶子变瘪？
仅仅看到瓶子变瘪说明氢氧化钠和二氧化碳发生了化学反应，缺少说服力，学生心存疑惑。因为二氧化碳能溶于水，可能是因为二氧化碳的溶解而导致瓶子变瘪。此时，正是引导学生进行逻辑推理的大好时机。如何证明不仅仅是因为二氧化碳溶于水导致的瓶子变瘪呢？
这时，可以用控制变量法的思想，再用一个一模一样的软塑料瓶，集满二氧化碳，加入等体积的水，振荡后发现瓶子只是稍变瘪。从这一对比实验，可以初步判断氢氧化钠和二氧化碳发生了化学反应，有较强说服力。这时，学生势必想要知道既然氢氧化钠和二氧化碳发生了化学反应，那么主要产物又是什么呢？
通过学生已有经验，氢氧化钙和二氧化碳反应能够生成碳酸钙和水的事实，学生猜测可能是碳酸钠。那么如何证明产物是碳酸钠呢？可给予信息提示：稀盐酸和碳酸钠反应会产生二氧化碳气体。根据这一信息提示，继续实验：将一开始注射器中准备好的稀盐酸推入瓶中，发现瓶内液体迅速冒出气泡，可得到结论：氢氧化钠溶液和二氧化碳反应有碳酸钠生成。
整个推理和实验过程，不仅有利于学生新知识的建立和理解，依据已有知识，借助逻辑推理方法设计探究性实验。学生感受科学实验的严谨和艰辛，这比教师的直接讲授有效得多，同时化学实验推理的逻辑之美与魅力此刻尽现。
5. 实验合理防护 绽放安全之美
化学实验过程中，一些化学药品及实验操作等具有一定的危险性。因此，必须要树立安全责任重于泰山安全意识。另外，正因为一些化学实验存在危险性，一部分学生会对化学实验存在恐惧心理。而这样的心理不利于学生认真观察实验。因此，在设计实验时，进行正面引导，预知可能出现的一些危险情况，实验过程中提前做好合理的防护措施，将可能出现的危险防患于未然。危险是可以预防的，只要积极地进行防护，那么一些危险性的实验也可以顺利地进行，消除了学生想做实验而不敢做实验的矛盾心理，感受到安全之美。
例如：金属活动性顺序中，为了说明不是所有的金属都是可以顺利地将盐溶液中的金属置换出来的，同时感受一些金属的化学性质非常活泼的性质，可通过补充钠和硫酸铜溶液反应这一实验来说明。但是该反应剧烈，反应过程中可能会有一些碱液溅出，甚至会有火花产生。学生对于这样剧烈的现象非常期待，但又害怕其中的碱液会溅出，想凑近观察但因为恐惧心理却又保持着一定的距离，因此很难顺利地观察到这个实验过程。但是，只要稍加防护，就完全可以消除学生的这种恐惧心理，可以大大降低危险性。
[实验设计五]
实验时，在烧杯中放入一定量的硫酸铜溶液，切取一小块钠投入其中，迅速在烧杯上方罩一个大漏斗。可以有效避免溶液从烧杯中溅出，而且，还能观察到从漏斗的尖嘴口冒出的白雾，间接说明此反应的剧烈程度。
精心设计的化学实验，无处不在体现理性思维与感性认知的和谐统一，潜移默化中培养学生的科学素养。增进对化学学科的美好情感，领略化学学科之美！
参考文献
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