適合學生操作的氯氣制備及其性質的微型實驗裝置

2011級本科生：趙曉智 陳振娣

指導教師：衷明華

氯氣制備和氯氣的性質實驗在高中實驗課中具有重要的地位，它是高考測試的重要內容之一，但由于氯氣是一種危害人體的物質，而且用高錳酸鉀與濃鹽酸反應制備氯氣，該反應速率快，很難控制反應的速率，并且伴隨較大的危險性，因此，人教版第一冊第四單元將其作為演示實驗，學生很少有機會動手實踐。為了讓學生親自動手做氯氣制備及其性質實驗，本文對該實驗進行改進、創新，按綠色化學和微型實驗的要求，力求提高實驗的安全性，減少實驗用劑量，降低尾氣毒害性。

一 實驗目的

（1）采用生活中的廢棄物如注射器等替代原設計器材，體現綠色化學理念，實現環境保護。

（2）研究微型實驗在氯氣制備及其性質實驗中的應用，節約能源，減少環境污染。

二 實驗原理

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

三 實驗儀器和藥品

（1）儀器：鐵架臺、側泡具支試管、注射器、直形通氣管、V形側泡反應管、直角形通氣管、乳膠管、小燒杯、有色小卡片。

（2）藥品：KMnO4固體、濃鹽酸、NaOH溶液、無水氯化鈣。

四 實驗裝置

五 實驗步驟及其現象

（1）按上圖連接裝置。

（2）檢查裝置的氣密性。

（3）向側泡具支試管中加入0.2 g的KMnO4。

（4）向V形側泡反應管的第一個凹槽中加入用蒸餾水潤濕過的有色小卡片，第二個凹槽裝滿無水氯化鈣，在V形凹槽中加入干燥有色小卡片。

（5）反應開始，將約2mL濃鹽酸緩慢注射到側泡具支試管中。過一會兒觀察到第一張有色小卡片褪色，而無水氯化鈣吸收水分，從而使氯氣變干燥，V形凹槽中的有色小卡片不褪色。

六 實驗現象的解釋

（1）將濃鹽酸注射入具支試管，濃鹽酸與KMnO4固體反應，產生黃綠色的氣體是氯氣，反應式為：

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

（2）第一個凹槽中用蒸餾水潤濕過的有色小卡片褪色，說明氯氣與水反應生成了HCl和HClO，生成的HCl和HClO具有酸性，此外HClO還具有漂白性，反應式為：

Cl2+H2O═══HCl+HClO

而第二張有色小卡片不褪色，說明干燥的Cl2不具有漂白性。

（3）小試管中一開始不斷有氣泡冒出，氣泡又逐漸消失，說明氯氣被氫氧化鈉溶液吸收掉了，反應式為：

Cl2+2NaOH═══NaClO+NaCl+H2O

七 注意事項

（1）檢查裝置的氣密性很重要。微型實驗所用的儀器比較小，用膠塞把裝置連起來很困難，同時導管也容易被堵塞，因此氣密性良好是實驗成功的關鍵。

（2）注射器的針頭不能太大，否則滴加NaOH溶液速度過快，反應太劇烈。

（3）要控制加熱的速度，以防反應液溢到直形通氣管中。

八 實驗結果與討論

（1）氯氣制備的常規實驗污染是相當嚴重的，刺激性的氣味使人難以忍受，而微型實驗用量少，即使有所泄漏，產生的危害也小，少量的尾氣處理起來也很方便。

（2）實驗現象明顯，便于控制實驗速率，提高實驗安全性。

（3）尾氣處理時，用NaOH溶液吸收氯氣，防止環境污染。

（4）實驗裝置簡單，容易操作又省時，便于學生自己操作，提高學生的實驗動手能力。

（5）試驗后無污染，符合綠色化學和微型實驗的實驗理念。

參考文獻

馬瓊勉，衷明華.氯氣制備及其性質微型實驗裝置的改進[J].中學教學參考，2013（23）：105.