氯氣性質實驗的改進

◆黃啟榮 王發應

氯氣性質實驗的改進

◆黃啟榮 王發應

為了解決氯氣的制取及漂白性和氧化性實驗的污染問題，利用實驗室常備物品和生活廢棄物進行設計，在不影響實驗結果和觀察效果的前提下對實驗裝置進行改進，從而避免教材實驗產物污染問題的同時，簡化實驗操作，縮短實驗時間，增強實驗效果，降低實驗成本。

氯氣；微型實驗；實驗裝置

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.01.129

1 研究背景

氯氣的漂白性實驗是高中化學中的經典實驗之一，但卻因氯氣有毒，教師每每接觸到氯氣就心生畏懼。再者，若按教材方法進行實驗，需事先制備兩瓶干燥的氯氣備用，不僅操作復雜，浪費藥品，而且在這一過程中不可避免地有大量氯氣外泄，污染環境的同時，危害了師生健康。所以，在教授這節內容時，有很多教師就直接放棄實驗，改為黑板實驗或視頻實驗。這就使原本是“感性認識—理性認識”的“實踐—理論”的教學過程，變為純理性的認識過程，不僅沒有達到教材編寫的目的，還違背了人的認知規律。為此，在參考有關文獻[1-4]的基礎上，經反復實驗和不斷改進，很好地解決了上述問題。現撰文介紹如下，供同行參考。

2 改進方案

裝置的組裝

1）將圓珠筆芯管的一端在火焰上烤熱軟化后，先用鐵釘擴大，用膠水粘接在5 mL注射器1的針頭柱上，作加液器。

2）取一支20 mL注射器，取出活塞，在其側壁上鉆一適當大小的孔，用膠水封閉針頭柱，并將其插入與廣口瓶瓶口配套的單孔塞的孔中，作為氯氣發生器的反應室兼干燥室。

3）將活塞密封圈從活塞桿上取下，用燒熱的鐵釘或電烙鐵在其中央打一個與圓珠筆芯管外徑大小相當的孔，再在周圍打幾個細小的孔，作為承載干燥劑的隔板。

4）先將加液器（注射器1）管插入一個與20 mL注射器管內徑匹配的單孔橡皮塞中央的孔中，再將加液器（注射器1）管插入多微孔隔板中央的孔中，使單孔塞和多微孔隔板之間隔一定距離，然后用膠水將單孔橡皮塞和多微孔隔板粘接在圓珠筆芯管（加液器管）上。

5）在氯氣發生器的反應室中加入少量的高錳酸鉀或氯酸鉀固體，用加液器（注射器1）吸入一定量濃鹽酸后放入氯氣發生器的反應室中，在塞緊單孔橡皮塞前加入適量無水氯化鈣固體作氯氣干燥劑，組合成氯氣發生器。

6）將一條濕潤的有色紙條和淀粉碘化鉀試紙用水浸濕后隔一定距離貼在集氣瓶內壁上，再將一條干燥的有色紙條用棉線栓住后懸掛在集氣瓶內，作為氯氣性質的驗證裝置。

7）將氯氣發生器放入氯氣性質的驗證裝置中，用另一支5 mL注射器2吸滿濃氫氧化鈉溶液，將針頭插入并刺穿大號橡皮塞，然后將大橡皮塞塞緊在集氣瓶口，并保證裝置的氣密性良好，即制成氯氣漂白性和氧化性的環保實驗裝置。

實驗過程

1）推動注射器1活塞加入幾滴濃鹽酸，集氣瓶中很快就會有黃綠色氣體生成；貼在集氣瓶內壁上的淀粉碘化鉀試紙變藍；濕潤的有色紙條迅速褪色；干燥的有色紙條不褪色（如果現象不明顯，可再滴加幾滴濃鹽酸，以增加氯氣的產量，可增強實驗效果）。

2）實驗完畢，推動另一注射器2活塞向集氣瓶中加入適量濃氫氧化鈉溶液，振蕩以除去多余的氯氣。

實驗結論：

結論一：加入濃鹽酸后觀察到集氣瓶中有黃綠色氣體生成，說明氯氣為黃綠色氣體。

結論二：貼在集氣瓶內壁上的淀粉碘化鉀試紙先變藍，說明氯氣具有氧化性。

結論三：濕潤的有色紙條迅速褪色，干燥的有色紙條不褪色，說明干燥氯氣不具有漂白性，濕潤的氯氣才有漂白性。

3 改進后的優點

綠色化實驗在全封閉體系中進行，避免了氯氣對環境造成的污染，從而避免了對師生健康的傷害。

微型化本實驗在教材實驗的基礎上，將實驗裝置改為微型實驗，大大節約了實驗藥品用量，減少了污染，降低了實驗成本。對于像氯氣這種毒性大、實驗耗量大、污染大的氣體來說，本實驗對此做出的改進無疑將危害降到了最低，符合“綠色化學”的理念。

一體化將氯氣的發生裝置、干燥裝置和性質實驗裝置合為一體，與教材實驗相比，裝置更加簡單、操作更加簡便，大大縮短了實驗所需時間。教師在上課的時候可以直接把裝置拿到學生面前，讓學生進行觀察，從而讓后排學生也能清楚地看見實驗現象，大大提高了學生的參與度，教學效果更好。

可控性強實驗中所有藥品可在達到實驗效果和實驗目的的基礎上隨意控制，能保證以最少的藥品用量達到最佳的實驗和教學效果，大大減少了常規實驗造成的浪費。

教育功能強大通過這一實驗的改進，不僅能對學生進行保護環境和節約資源的教育，同時還能對學生進行創新意識和能力的培養。

降低實驗成本通過創新設計，減少了實驗藥品的使用量，降低了實驗成本。

操作簡單與教材實驗相比，改進后的實驗，儀器使用量極大減少，因而組裝和操作更加簡單，使用更加方便。

4 拓展應用

本裝置還可用來完成中學化學中很多固液不加熱制取少量氣體及其性質的實驗。

改進二氧化硫的漂白性實驗取下集氣瓶口上的大橡皮塞，然后在集氣瓶中下部的內壁上貼一張用品紅溶液濕潤的濾紙條，將大橡皮塞塞緊在集氣瓶口。去掉氯氣發生器的內部構件，在反應室內加入適量亞硫酸鈉，反應室口用一無孔橡皮塞塞緊，另取一注射器吸取適量稀硫酸后，將其針頭插入并穿過橡皮塞，伸入反應室中。用注射器2吸取適量氫氧化鈉溶液，一并插入無孔橡皮塞。組裝好裝置后，推動注射器1的活塞，向反應室中注入稀硫酸，與亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體。過一會兒，紅色的品紅試紙逐漸褪為白色，現象非常明顯，說明二氧化硫氣體具有漂白性。觀察完畢，推動注射器2活塞，注入氫氧化鈉溶液，振蕩除去多余的二氧化硫氣體和稀硫酸，以避免污染環境。

改進驗證硫化氫氣體還原性的實驗取下集氣瓶口上的大橡皮塞，然后在集氣瓶中下部的內壁上貼一張用酸性高錳酸鉀溶液濕潤的濾紙條，將大橡皮塞塞緊在集氣瓶口。去掉氯氣發生器的內部構件，在反應室內加入適量硫酸亞鐵，反應室口用一無孔橡皮塞塞緊。另取一注射器吸取適量稀硫酸后，將其針頭插入并穿過橡皮塞，伸入反應室中。用注射器2吸取適量氫氧化鈉溶液，一并插入無孔橡皮塞。組裝好裝置后，推動注射器1的活塞，向反應室中注入稀硫酸，與硫酸亞鐵反應生成硫化氫氣體。過一會兒，紫紅色的高錳酸鉀試紙逐漸褪色，現象非常明顯，說明硫化氫氣體具有還原性。觀察完畢，推動注射器2活塞，注入氫氧化鈉溶液，振蕩除去多余的硫化氫氣體和稀硫酸，以避免污染環境。

[1]夏凱.利用針管進行氯氣有關性質實驗的研究[J].化學教育,2008(2):64.

[2]游建軍,王方舟,曾慶兵,涂鍵柏.氯氣性質實驗創新設計[J].化學教學,2009(10):15-16.

[3]羅兵.氯氣制備及性質實驗裝置的組合化與微型化設計[J].化學教學,2012(5):50-52.

[4]羅瑪,丁偉.氯氣性質實驗中的漂白作用解析與探究[J].化學教學,2013(2):45-46.

G633.8

B

1671-489X(2016)01-0129-02

作者：黃啟榮、王發應，貴州金沙中學（551800）。