氯氣的制備與金屬反應的性質實驗一體化改進

趙桂周東

（重慶市第八中學校，重慶）

在蘇教版化學教材《化學1》和人教版（舊版）化學教材中，講氯氣的化學性質時，有安排鈉、鐵、銅等金屬與氯氣反應，鈉與氯氣的實驗操作是將裝有氯氣的集氣瓶倒扣在放有鈉的石棉網上，而鐵、銅與氯氣反應的操作步驟是將一束燒紅的鐵絲或銅絲迅速地放入裝有氯氣的集氣瓶中，這樣的操作是十分的簡便，但是實驗過程中鐵絲和銅絲的溫度降得比較快，往往不能得到理想的實驗結果。此外實驗時會有氯氣漏到空氣中，而氯氣具有較強的腐蝕性和毒性，會影響教師和學生的身體健康，會污染環境。因此，我們結合綠色化學的理念，對該實驗進行了如下改進，并且取得了良好的實驗效果。

實驗裝置圖如圖1所示

圖一 氯氣的制備和與金屬反應的實驗裝置

裝置中儀器和藥品說明：

1為分液漏斗，內裝有濃鹽酸

2為錐形瓶，內裝有高錳酸鉀（或氯酸鉀）

3為洗氣瓶，內裝有飽和氯化鈉溶液

4為硬質玻璃管，內裝有待反應金屬

5為洗氣瓶，內裝有蒸餾水

6為洗氣瓶，內裝有濃氫氧化鈉溶液

在選擇制備氯氣的反應物時，我選擇的是高錳酸鉀（或氯酸鉀）和濃鹽酸，與課本上的使用的二氧化錳和濃鹽酸比較，前者在制備氯氣時不需要加熱，操作起來更加方便簡單。

操作步驟及實驗現象：實驗時，先打開裝置1中分液漏斗的活塞，將濃鹽酸逐滴滴入裝置2中，與高錳酸鉀反應制備氯氣，經過裝置3中的飽和食鹽水的洗滌得到純凈的氯氣，當黃綠色的氯氣充滿整個實驗裝置后，用酒精燈對硬質玻璃管4中的適量金屬（如鐵絲）加熱，然后觀察裝置4和5中的實驗現象。當裝置4中的鐵絲紅熱、反應劇烈時撤去酒精燈，停止加熱，可以觀察到4中有紅棕色的煙，5中的水逐漸變成棕黃色，用注射器向裝置5中加入硫氰酸鉀，溶液變紅。最后利用裝置6中的濃氫氧化鈉溶液吸收剩余的氯氣。如果裝置4中的金屬是銅，則在裝置5中可以看到溶液顏色逐漸變為藍色，用注射器向其加入氫氧化鈉溶液可觀察到藍色絮狀沉淀，如果是鈉，在室溫高于27℃時則不用加熱。

課堂上我們也可以這樣簡化裝置，去掉裝置3和5，這樣能達到同樣的效果。比如鐵在氯氣中燃燒時，我們可以觀察到的現象是裝置6中的溶液中出現紅棕色絮狀沉淀；而銅在氯氣中燃燒時則可以看到裝置6中出現藍色絮狀沉淀，此時的裝置6不僅起到了除掉尾氣的作用，也同樣承擔起了驗證金屬在氯氣中燃燒得到的產物的作用。

在中學化學實驗教學的過程中除本文中提到的氯氣與金屬反應外，也可以用于氯氣與非金屬反應。在做氯氣與非金屬反應時，我們需要將裝置3中的飽和食鹽水換成干燥劑氯化鈣，將裝置4中的金屬換成相應的非金屬（比如干花、濕花、有色布條、藍色石蕊試紙、淀粉碘化鉀試紙等），可以單獨做某一個實驗，也可以將多個實驗同時放入裝4中進行，對比更加明顯。

此外本實驗裝置還可以應用于其他類似的氣體與固體反應的實驗，比如二氧化硫的性質實驗、氧氣的性質實驗等。

本實驗裝置的優點是既能觀察到理想的實驗現象又能有效地避免氯氣溢出到空氣中，且操作簡單、安全、環保，在教室這樣相對封閉、空氣流動性差的空間內，我們的改進裝置能避免師生在實驗過程中過多地接觸到有毒有害氣體，保護師生的健康與安全。