實驗室氯氣制法的實驗探究

摘要：教材中實驗室制備氯氣實驗是沿用瑞典科學家舍勒制取氯氣的方法，即二氧化錳和濃鹽酸共熱。此方法，反應慢、需加熱、裝置較復雜，如何更加方便快捷地完成該實驗室制法是本文想要探討的問題，尤其是能方便、環保進行氯氣實驗室制備的學生實驗。

關鍵詞：氯氣制法：實驗探究

文章編號：1005-6629(2010)04-0016-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

1、問題的提出

教材中實驗室制備氯氣實驗是沿用瑞典科學家舍勒制取氯氣的方法，即二氧化錳和濃鹽酸共熱(MnO₂+4HcI(濃)→MnCl₂+C1₂↑+2H₂O)。此方法反應慢、需加熱、裝置復雜，如何采用更加方便、快捷、環保的方法完成該實驗室制法是本文想要探討的問題。

2、問題的分析

要在常溫下制取氯氣必然要選取強的氧化還原劑。如考慮含有氯元素以減少其他雜質產生的因素，還原劑仍以鹽酸(－1價的氯)為宜，重點在鹽酸濃度的討論。氧化劑則考慮比二氧化錳氧化性更強的試劑，如高錳酸鉀(+7價的錳)、氯酸鉀(+5價的氯)和漂粉精(+1價的氯)，比較其反應速率、反應條件、裝置與性價比等綜合因素，

3、問題的實驗論證

3.1 不同氧化劑+同濃度鹽酸

室溫20℃，取三只針筒分別加入高錳酸鉀、氯酸鉀、漂粉精各1克，分別加入等量(4mL)不同濃度鹽酸，對比觀察。為防止污染，裝置考慮選取10mL針筒作為反應容器，先將固體試劑加入針筒，再通過針頭吸取酸液，馬上用橡皮塞塞住針孔，觀察現象并計時(記錄下收滿一針筒氣體所需的時間，見表1)。

結論一：KCIO₃與稀鹽酸幾乎不反應或反應很慢，與濃鹽酸反應也不理想；KMnO₄反應太快太劇烈，用本裝置時難于控制，除其氧化性強外，熱效應也強，較強的放熱使反應迅速加快，反應越發劇烈。在較小容器中難于控制。且試劑有顏色，清洗麻煩；Ca(ClO)₂反應快慢適中，較為勻速，不需加熱，且價格便宜，易于得到。所以Ca(ClO)₂是比較理想的氧化劑。

3.2 漂粉精+不同濃度的鹽酸

取漂粉精片(每片0.5克，含有效氯0.2克)各一片，分別加入50mL針筒，分別吸入等量(4mL)不同濃度的鹽酸，觀察并計時(見表2)。

結論二：濃度較低的鹽酸也能與漂粉精發生反應，且速度較適中，易于觀察，揮發的HCI雜質也少，對于課堂演示或學生實驗是比較理想的。較低的濃度鹽酸溶液還可使升溫變緩。

4、結論歸納

原二氧化錳與濃鹽酸反應的實驗室制取氯氣方法反應裝置較復雜，污染大，雜質多，故而沒有學生實驗，也很少現制現配。以漂粉精和稀鹽酸不加熱的條件下反應制得氯氣更為快速，易于掌控，也不需加熱。而如果在針筒中進行，則可減少污染，也可以作為學生實驗。

具體操作是：

①大量制取氯氣可用漂粉精和較濃的酸為原料，在圓底燒瓶中進行反應。

②少量制取或學生實驗則可進行針筒實驗。如選用20mL注射器制取氯氣時，應取1粒漂粉精片(0.5克一粒，每粒含有效氯0.2克)，再抽取約2mL、2 moI·L^-1稀鹽酸注入針筒內，室溫大約20℃，1分30秒左右后，即可制得約5mL氯氣。

5、實驗評價

①操作簡單安全，適合學生實驗，便于觀察。

②不排放毒氣，環保無污染。尾氣處理簡單，直接用針筒吸取堿液即可。

③便于量的控制，藥品消耗量少。可根據實驗需求，通過藥品的量(半片、一片、兩片等)或儀器選擇(10mL、20mL、50mL針筒等)較為準確地控制氯氣的量。

④便于后續性質實驗操作。直接將制得氯氣由針筒注入需反應試液，即將氯氣通入某溶液。

⑤裝置簡單易得，無需組裝。針筒橡皮塞是每個實驗室都可購得的簡單裝置，漂粉精片也易于購買。