氯氣的產(chǎn)生及其相關(guān)性質(zhì)封閉式實驗

摘要：微型實驗體現(xiàn)了綠色化學思想，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑。本文設(shè)計的氯氣有關(guān)微型實驗在封閉體系中進行，裝置簡單，藥品用量少、成本低，反應(yīng)快速，實驗安全、現(xiàn)象明顯，為學生自主探究學習提供了可行性實驗方案。

關(guān)鍵詞：氯氣性質(zhì)；微型實驗

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）08-142-001

氯氣的生成和性質(zhì)常規(guī)實驗裝置繁瑣，氯氣用量大并不可避免地造成氯氣外逸。因此，我們設(shè)計了氯氣產(chǎn)生、性質(zhì)（包括氯氣氧化性及氯水的酸性和漂白性）封閉式微型實驗，適合學生分組實驗，也可用于總復(fù)習中。

1.制取氯氣藥品的選擇

氯氣制取方式通常有：

（1）濃鹽酸與二氧化錳共熱。

（2）高錳酸鉀與濃鹽酸不加熱。

（3）氯酸鉀和濃鹽酸不加熱。

高錳酸鉀與濃鹽酸的反應(yīng)速率比氯酸鉀和濃鹽酸的反應(yīng)速率快，常選用高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)。但該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，濃鹽酸揮發(fā)會對檢驗氯水顯酸性的實驗造成干擾。

因此，我們選擇了84消毒液和稀硫酸反應(yīng)制氯氣，84消毒液含氯化鈉和次氯酸鈉，在酸性條件下反應(yīng)可制得氯氣：

NaClO+NaCl+H₂SO₄=Na₂SO₄+Cl₂↑+H₂O

84消毒液價廉、易得，該反應(yīng)避免了濃鹽酸揮發(fā)對氯水顯酸性實驗的干擾。

2.氯氣的產(chǎn)生及相關(guān)性質(zhì)封閉式實驗

2.1 實驗裝置

該微型實驗裝置由直徑為100mm的培養(yǎng)皿、可口可樂無色塑料瓶上半部分、帶孔膠塞、毛細滴管、西瓜霜清咽含片、無色塑料藥板組成。藥板有八個凹槽，分別用于做氯氣生成的反應(yīng)容器和盛放試劑用。將裝有藥品的藥板放在直徑100mm培養(yǎng)皿中，可口可樂半球形罩于培養(yǎng)皿中罩住藥板，用帶有毛細滴管的膠塞塞住可口可樂瓶的瓶口，膠頭滴管懸于并接近藥板中裝有84消毒液的凹槽上方。在培養(yǎng)皿中加入30%的氫氧化鈉溶液，液面高度不高于藥板高度，對半球形罩和培養(yǎng)皿之間的空隙液封，使裝置處于密閉體系，氫氧化鈉溶液能充分吸收裝置中殘留的氯氣。氯氣產(chǎn)生及相關(guān)性質(zhì)實驗裝置如圖：

2.2 試劑取用方法及藥品

氯氣的性質(zhì)常規(guī)實驗是將氯氣依次通入裝有試劑的試管，會造成試劑的浪費和氯氣外逸。本實驗在試劑使用方式上做了改進：分別取少量的試劑滴在濾紙條上代替試管裝試劑，節(jié)約藥品且能夠觀察到明顯實驗現(xiàn)象。濾紙是白色，氯氣和硝酸銀反應(yīng)生成氯化銀也是白色，因此，該實驗中不能用濾紙條，應(yīng)取少量硝酸銀溶液于藥板的一個凹槽中。

實驗藥品：84消毒液、40%的H₂SO₄、30%的NaOH溶液、5%的NaOH溶液、酚酞試劑、紅墨水、KBr溶液、AgNO₃溶液、KSCN溶液、FeSO₄溶液、淀粉碘化鉀試紙、藍色石蕊試紙。

2.3 實驗步驟

將藥板置于潔凈的培養(yǎng)皿中，取適量84消毒液于藥板的一個凹槽中編號8；取一濾紙條滴上5%的NaOH溶液，再滴一滴酚酞試劑編號1；取一濾紙條用紅墨水將其潤濕編號2；取一濾紙條用KBr溶液將其潤濕編號3；取一濾紙條用玻璃棒蘸取FeSO₄溶液，將其潤濕滴一滴KSCN溶液編號4；將以上準備好的滴有藥液的濕潤濾紙條分別置于藥板中的其他凹槽中。取少量的硝酸銀溶液于一個空的凹槽中編號5；將淀粉碘化鉀試紙和藍色石蕊試紙用蒸餾水濕潤后分別放入剩下的空凹槽中編號分別6；7。將半球形罩放于培養(yǎng)皿中，向培養(yǎng)皿中加入30%的NaOH溶液，對半球形罩邊緣進行液封，將膠頭滴管插入膠塞中并吸取適量稀硫酸，毛細滴管的下端懸在裝有84消毒液的8號凹槽中央上方并接近凹槽，最后緩慢擠壓膠頭控制稀硫酸的滴入速率。

2.4 實驗現(xiàn)象以及結(jié)論

氯氣相關(guān)性質(zhì)實驗現(xiàn)象及結(jié)論如下表

3.買驗特點

（1）裝置簡單，操作方便，實驗陜速（用時2-3分鐘），現(xiàn)象明顯。

（2）安全可靠。微型實驗藥品用量極少，選擇84消毒液和稀硫酸常溫反應(yīng)生成少量氯氣就能滿足性質(zhì)實驗需求，從源頭上控制了有毒氣體的產(chǎn)生量，反應(yīng)尾氣的處理容易且效果好。還避免了使用濃鹽酸時揮發(fā)帶來的干擾。

（3）節(jié)約藥品，易于推廣。84消毒液經(jīng)濟易得，用濾紙條附著液體藥品實驗降低了成本；用塑料瓶和塑料藥板做替代儀器是廢物的利用，有利于培養(yǎng)學生節(jié)約、環(huán)保意識和創(chuàng)新能力。

（4）實驗組合靈活，為有毒氣體實驗提供了方法思路。濾紙條實驗是一個組合式實驗，老師可以自行選用藥品種類及多少。在氯氣產(chǎn)生裝置中用氫氧化鈉液封，使性質(zhì)實驗在密閉體系進行，無氯氣逸出，為有毒氣體無污染實驗提供了借鑒。