氫氣在氯氣中燃燒實驗的封閉式裝置

摘要：介紹了利用玻璃瓶、干燥管等儀器對氫氣在氯氣中燃燒實驗裝置和實驗方法進行改進的具體措施，較好地解決了傳統實驗方法中制備氯氣、收集氯氣以及氫氣在氯氣中燃燒實驗過程中，逸出有毒氣體對室內環境的污染問題。

關鍵詞：氫氣；氯氣；氫氣在氯氣中燃燒實驗；實驗裝置

文章編號：1005-6629（2012）11-0048-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

氫氣在氯氣中燃燒實驗是現行高中化學教材中的一個經典實驗（如圖1所示）。該實驗盡管裝置簡單，現象明顯，但存在著一定的缺陷，即制備、收集氯氣和進行氫氣在氯氣中燃燒實驗時，氯氣及生成物氯化氫氣體容易外逸，污染室內環境，影響師生健康，不利于培養學生的環保意識。盡管如此，筆者至今尚未發現有較好的方法解決這一實驗難題，甚至絕大多數教師對該實驗采取敬而遠之的消極態度加以處理，即遇到該實驗時，往往是講實驗而不是做實驗，以避免有毒氣體對教學環境的污染。為此，筆者對該實驗進行了認真的研究和改進，經多次反復實驗，教學效果良好，不僅實驗現象明顯，無空氣污染，而且還培養了學生的環保意識和創新思維，提高了教學效果。

1、實驗用品

玻璃瓶（如輸液用的500 mL玻璃瓶）1只，無底無色透明玻璃瓶（如盛食醋用的無底無色透明玻璃瓶）1只，3號帶孔橡膠塞2爪，玻璃尖嘴1支，14號帶雙孔橡膠塞1爪，玻璃棒1根，膠頭滴管2支，單球干燥管1支，火柴1盒。

鋅粒，稀硫酸（4 mol/L），高錳酸鉀晶體，市售36%-37%濃鹽酸，30%氫氧化鈉溶液，粒狀堿石灰，蒸餾水。

2、實驗裝置

實驗裝置如圖2所示，其中：A為濃鹽酸，B為潤濕的粒狀堿石灰，C為無底無色玻璃瓶，D為火焰；E為高錳酸鉀晶體，F為玻璃瓶，G為稀硫酸，H為鋅粒。

實驗時要注意：火焰與大橡膠塞距離應該在15 em以上，保障火焰對橡膠塞無損害；保證整個裝置氣密性良好，防止有害氣體逸出，污染室內環境。

3、實驗方法及其現象

（1）取下玻璃瓶F瓶口上帶有玻璃尖嘴的膠塞，向玻璃瓶內注入10 mL 4 mol/L的稀硫酸后，加入2.5 g的鋅粒，可觀察到反應立即進行，產生大量的氣泡（其反應的化學方程式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₂+H₂↑）。

（2）在玻璃瓶口處裝上帶有玻璃尖嘴的橡膠塞，當瓶內連續產生氣泡后，檢驗氫氣的純度。當瓶內的氫氣純度較高時，用火柴點燃該氫氣，可觀察到發出淡藍色火焰（其反應的化學方程式為：2H₂+O₂=（點燃）2H₂O）。

（3）將無底無色玻璃瓶的瓶口塞上玻璃尖嘴上的另一個膠塞（如圖3所示）。

（4）在無底玻璃瓶內、玻璃尖嘴周圍的瓶頸處裝入2 g左右的高錳酸鉀晶體。

（5）將帶有滴管、干燥管的14號雙孔橡膠塞緊緊塞在無底無色玻璃瓶的底部（如圖2所示）。

（6）用手擠壓滴管的膠頭，使濃鹽酸注入到無底無色玻璃瓶內并與高錳酸鉀接觸，反應立即進行，產生大量黃綠色的氯氣（其反應的化學方程式為：2KMnO₄+16HCl（濃）=2MnCl₂+2KCl+5CI₂↑+8H₂O），并可觀察到此時火焰為蒼白色，在整個瓶體內上方產生大量白色煙霧（其反應的化學方程式為：H₂+Cl₂=（點燃）2HCl）。

4、殘留物處理

待無底無色玻璃瓶內反應結束、火焰熄滅后，取另—支膠頭滴管，吸滿30%氫氧化鈉溶液后，多次向干燥管內緩緩滴入，直至過量，使其不僅中和掉剩余的鹽酸（其反應的化學方程式為：NaOH+HCl（鹽酸）=NaCI+H₂O），而且還要將瓶體內的有毒氣體吸收掉（其反應的化學方程式分別為：Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O、NaOH+HCl（氯化氫）=NaCl+H₂O）。

5、實驗說明

（1）改進后的實驗裝置，取材容易，制作簡單，現象明顯，它可以使氯氣的制備、實驗一體化，從而達到減少實驗操作環節，避免有害氣體逸出的可能性，解決了實驗對環境的污染問題，培養學生的環保意識和創新能力。

（2）此實驗方法與傳統實驗方法相比，無需氯氣、氫氣的制備裝置和收集過程，可使實驗簡單化，既節省了教學儀器又縮短了實驗時間，從而提高了教學效率。