全台事故頻傳,但這13點你一定要懂!國中「硫化鐵」實驗安全守則

我是個熱愛科學的老師,桑子研。每一天都是場實驗!

【這篇文章也有廣播版喔!】

把鐵粉和硫磺粉混合加熱,製作硫化亞鐵——這個**「硫化」實驗,只要是教理化的老師,大概都試過吧!身為火山國家的日本人,體驗一下「硫化氫的味道」是很有意義的。事實上,在一些溫泉區,當地居民可是天天聞到那股“臭雞蛋味”**呢!對我這個群馬縣出身的人來說,這味道甚至有點懷舊感。

不過,這項實驗每年在全日本都傳出意外,要是掉以輕心,搞不好會**「全國禁用」。只要上網搜尋「硫化氫 新聞」**,就會跑出許多嚇人的事故案例。其中最令人擔憂的,就是硫化氫的產生方式。**雖然老師們在現場都會再三叮嚀,但總有學生沒在聽,一不小心就把鹽酸加太多…**萬一出了事,老師就得負起全責。不僅如此,這個實驗還有很多細節要注意,一旦疏忽,可能導致嚴重意外,後續得跟家長處理,甚至造成課程中斷,剝奪了學生的學習機會。

加熱實驗中硫化氫外洩,6人送醫…意外頻傳,為何實驗還有必要?
來源:朝日電視台新聞(2025/05/13)

當鐵粉和硫磺粉在試管中反應,發出紅光,那美麗的變化,絕對會成為學生難忘的**「理化經驗」。更重要的是,透過「聞」這種感官來學習,能讓知識(硫化氫是危險氣體)深深刻在腦海裡,畢竟這可是攸關性命的知識。正因為如此,我們更要加倍小心,確保實驗正確、安全、確實地進行。在這篇文章裡,我會整理並分享自己每年授課前都會再三確認的「13個安全注意事項」**。文末也會附上我上課時用的安全指示投影片,歡迎大家自由取用。

這裡放了上課時用的指示投影片,請自取。

為了提醒學生注意安全,我也錄製了廣播。歡迎收聽。

音檔在這 (MP3)

對我來說,每次上這堂課前,都一定會先預備實驗好幾次,才會正式上場。幸好至今都沒出過什麼大狀況,但每次操作,心裡都還是帶著一份**「戒慎恐懼」**。

這裡分享的操作方法,是以安全為最高考量的一種方式。各家教科書記載的方式不同,也有用鋼絲絨代替鐵粉的方法。請根據學校設備和指導規範,選擇最適合的方式進行。

另外,常有老師問我,可不可以用我的照片或投影片在課堂上,這裡的文章內容都歡迎大家自由使用。希望這些經驗能幫助大家,讓教學更安全,也更有效果。

我還跟森重比奈老師一起開發了一款跟鐵粉與硫磺實驗相關的安全教育教材,叫做**「鐵硫實驗大富翁」。這教材能讓學生在玩樂中學到正確知識,在實驗前使用效果非常好。這教材免費下載**,也推薦給大家試試看

實驗步驟

步驟0 事前通知和開啟通風!

實驗前,先知會一下健康中心或導師,萬一有狀況會比較安心。記得叮嚀學生一定要帶實驗衣和護目鏡。

有時候一忙起來,會記得開窗,卻忘了開通風扇。

重點0 事先知會健康中心老師和導師

重點1 為了避免太忙而忘記,一開始就按下通風按鈕。

步驟1 混合鐵粉和硫磺粉(鐵粉7.0g,硫磺4.0g)

這部分需要老師事先準備,量好鐵粉7.0g和硫磺4.0g(因為這部分會花點時間,50分鐘的課程時間會不夠)。用量也很重要,特別是硫磺的量太多,容易產生硫磺蒸氣。每年準備這部分都挺費勁。本來想讓學生自己動手,但時間太趕,很難讓實驗順利進行。今年我是請科學社的社員幫忙準備的。鐵粉的粒徑最好是100 mesh以上,如果是60 mesh,反應可能不會很順利。這次我用的是300 mesh。

重點2 鐵粉的粒徑要100 mesh以上!

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300 mesh鐵粉 【北海道・沖繩無法配送】

把鐵粉和硫磺粉倒入研缽裡,充分攪拌。我準備了硫化亞鐵專用和氧化銅專用的研缽,分開來用,這樣就不用水洗,下一個班級也能直接用,非常方便。

一定要充分攪拌。把硫磺的結塊都弄散,直到整碗呈現均勻的灰色。

重點3 攪拌均勻。如果反應不完全,會跑出硫磺蒸氣。

補充:硫磺的熔點112℃,沸點446℃;瓦斯噴燈火焰約1500℃

這是沒拌勻的例子。還看得到黃色的硫磺塊。要拌到整體呈現灰色。

步驟2 製作兩個鋁箔容器,並把樣品裝進去

鋁箔的大小約5cm×10cm,可以事先準備好。用兩顆用膠帶黏在一起的四號電池當作中心棒來捲。在桌上用力壓著捲,會捲得比較緊。

把一邊捏緊,然後把電池抽出來。要做兩根。

把藥品轉移到藥包紙上。

然後用漏斗把粉末裝進去。

裝好之後,輕輕在桌上敲一敲,讓粉末更緊密。**不要敲太大力,鋁箔會破掉。**告訴學生輕輕敲就好。漏斗不用水洗,直接讓下一組用也沒問題。

步驟3 放入試管,加熱

把兩根樣品棒分別標示為a和b。b先放著(對照組),把a放入試管。然後用脫脂棉把試管口塞住,接著只加熱鋁箔棒的上部。當反應開始後,就停止加熱,觀察變化。通常一分鐘左右就會開始反應。

重點4 用脫脂棉塞住試管口。防止硫磺蒸氣等有毒物質外洩。

**只加熱鋁箔棒的上部,不是底部。**因為反應開始時的熱加上瓦斯噴燈的熱,試管可能會裂開,如果從底部加熱,底部可能會直接掉下來。而且從上方開始反應,試管比較不會髒,下次還能繼續用(我一個試管用了四個班級都沒問題)。

重點5 加熱鋁箔棒的上部

重點6 試管夾要夾在試管的上部,千萬不要用手去握夾子溫熱的地方。這樣很容易不小心鬆開。

反應開始後,就可以把瓦斯噴燈關掉。反應會持續進行。非常漂亮,就像煙火一樣。反應速度也很慢。

重點7 瓦斯噴燈不用關,這時候讓學生專心觀察化學反應。這是實驗的重點之一。

重點8 要提醒學生手不要放在試管下方。

用試管夾拿著試管稍微冷卻一下,然後放到空的研缽上徹底冷卻。

在等待冷卻的同時,可以讓學生把加熱器具收好。

步驟4 充分冷卻後,將樣品a從試管取出,比較其與樣品b的性質差異

用濕抹布摸一下試管尖端,如果沒有發出「滋」的聲音,就可以用濕抹布包住試管,讓它整體冷卻。然後把脫脂棉拿掉,取出裡面的東西。

用磁鐵靠近試試看。

重點9 如果是鐵氧體磁鐵,沒問題。但如果是強力釹磁鐵,硫化亞鐵也會被吸住。不過吸力會比較弱。可以讓學生觀察這個吸力上的差異。

步驟5 取一小塊(約1~2mm)放在培養皿上,用滴管滴入三滴鹽酸,用手搧動聞聞看氣味。

這裡是最容易發生中毒事故的地方!務必再次確認通風,開窗、教室前後門也都要打開。一再強調,只能用一小塊,鹽酸只能滴三滴!最怕有學生沒在聽,一個手滑把鹽酸倒太多。

使用滴管可以防止倒太多。但有學生可能會轉開滴管蓋子…所以最好由老師來操作,務必小心!

重點10 為了通風,打開門窗。將硫化亞鐵折成小塊再滴鹽酸。鹽酸要用稀釋過的(3%),裝在滴管裡,並指示學生滴三滴。

重點11 告訴學生,如果感到不適,可以隨時離開教室到外面去。硫化氫比空氣重,要提醒學生站著操作(雖然平常實驗也是站著)。

重點12 產生的氣體有毒,要用手輕輕搧動,聞一下就好。不要直接把臉湊近。千萬不要用力吸。當所有人都聞到味道後,指示學生加少量水來停止反應。

也有人會把硫化亞鐵小塊放入試管,再滴鹽酸聞味道,但我試過之後覺得在培養皿上比較好。原因是硫化氫比空氣重,在試管裡,氣體要跑到管口需要時間,即使搧動也聞不太到,我擔心學生會因此把鼻子湊上去聞。所以我個人推薦使用培養皿。

試管要用刷子清洗。但污垢不一定能完全清除。硫化亞鐵的殘渣要當作不可燃垃圾回收,不能丟進排水管。試管要檢查是否有裂痕,洗乾淨後雖然會有污漬,但還是可以重複使用。

重點13 剩下的實驗材料要回收,不能倒入水槽。老師在處理材料時要特別注意。

實驗材料回收後,老師在後續處理上也要小心。聽說有間理化教室發生過火災,從時間點來看,很可能就是這個鐵粉與硫磺的實驗,或許是兩者混和後自燃了。真相如何,就不得而知了。

理科室のごみ箱から出火!?―「実験後」に気をつけたい“熱の残り火”(実験事故ニュース)

其他方法(參考)

也有不放試管,直接加熱的方法。我以前有幾年都用這個方法。這樣化學反應會很清楚,觀察起來效果很好。但學生可能會忍不住把臉湊近看,結果吸入硫磺蒸氣而咳嗽,為了更安全,我還是推薦使用脫脂棉塞住試管口的方法。

此外,有些教科書也會介紹在試管裡放入硫磺和鋼絲絨的方法。實際操作起來就像這樣:

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