氯氣制備及其性質(zhì)微型實驗裝置的改進(jìn)

2010級本科生：馬瓊勉

指導(dǎo)教師：衷明華

氯氣的制備及其性質(zhì)實驗是中學(xué)化學(xué)課程中十分重要的實驗。氯氣的毒性比較大，用高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣，該反應(yīng)速率快，很難控制反應(yīng)的速率而且也有較大的危險性，所以在中學(xué)化學(xué)實驗課程教學(xué)中，多采用教師演示實驗的方式，很少讓學(xué)生動手實踐。為了讓學(xué)生能自己動手做氯氣的制備及其性質(zhì)實驗，本文根據(jù)綠色化學(xué)和微型實驗的發(fā)展理念，對氯氣的制備及其性質(zhì)實驗的微型實驗裝置做了改進(jìn)，旨在減少實驗用劑量，降低尾氣毒害性，提高實驗安全性。

一 實驗原理

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

二 實驗儀器和藥品

（1）儀器：具支試管、直形通氣管、V形側(cè)泡反應(yīng)管、直角形通氣管、小試管、乳膠管、注射器、橡膠管、棉花。

（2）藥品：KMnO4固體、濃鹽酸、紫色石蕊試劑、NaOH溶液、KI-淀粉溶液。

三 實驗裝置

四 實驗步驟及其現(xiàn)象

（1）檢查裝置的氣密性。

（2）具支試管中加入KMnO4固體，在V形側(cè)泡反應(yīng)管左側(cè)的V形處加入紫色石蕊試劑，在中間的凹槽中塞入蘸有KI-淀粉溶液的棉花，在試管中加入NaOH溶液，注射器吸取濃鹽酸，按照實驗圖所示裝置裝配好實驗儀器。

（3）將注射器內(nèi)的濃鹽酸慢慢注射入具支試管，濃鹽酸與KMnO4固體反應(yīng)，產(chǎn)生黃綠色的氣體，V形側(cè)泡反應(yīng)管中的紫色石蕊試劑先變紅后褪色，而其中的棉花由無色變成藍(lán)紫色，小試管中不斷有氣泡冒出說明有未反應(yīng)的氯氣尾氣排出，氣泡逐漸消失說明氯氣被NaOH溶液吸收掉。

五 實驗現(xiàn)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(yīng)，產(chǎn)生黃綠色的氣體是氯氣，反應(yīng)式為：

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

（2）紫色石蕊試劑先變紅后褪色，說明氯氣與石蕊試劑中的H2O反應(yīng)生成了HCl和HClO，生成的HCl和HClO具有酸性，此外HClO具有漂白性，反應(yīng)式為：

Cl2+H2O═══HCl+HClO

（3）蘸有KI-淀粉溶液的棉花由無色變成藍(lán)紫色，說明Cl2置換出KI中的I2，淀粉遇碘變成藍(lán)紫色，反應(yīng)式為：

2KI+Cl2═══2KCl+I2

（4）小試管中不斷有氣泡冒出，氣泡又逐漸消失，說明氯氣被NaOH溶液吸收掉了，反應(yīng)式為：

Cl2+2NaOH═══NaCl+NaClO+H2O

六 實驗結(jié)果與討論

本文改進(jìn)的這套微型實驗裝置，藥品用量少，尾氣排放少，實驗現(xiàn)象明顯，便于控制實驗速率，提高實驗的安全性；在制取氯氣的同時進(jìn)行氯氣的性質(zhì)實驗，產(chǎn)生的氯氣可以得到充分利用；在尾氣處理時，用NaOH溶液吸收氯氣，防止環(huán)境污染。整個實驗裝置簡單，操作容易又省時，便于學(xué)生自己操作，提高學(xué)生的實驗動手能力。而且，實驗后無污染，符合綠色化學(xué)和微型實驗的實驗理念。