實驗十三　主族非金屬元素（氯、溴、碘）

【實驗目的】

1.掌握鹵素單質氧化性和鹵化氫還原性遞變規律。

2.掌握鹵素含氧酸鹽的氧化性。

3.學會Cl-、Br-和I-的鑒定方法。

4.學習氯氣、次氯酸鹽、氯酸鹽的制備方法。

【儀器與試劑】

1.儀器　試管、離心試管、淀粉-KI試紙、Pb（Ac）2試紙、pH試紙。

2.試劑　NaCl固體、KBr固體、KI固體、NaCl（0.1mol·L-1）、KBr（0.1mol·L-1）、KI（0.1mol·L-1）、KClO3（飽和溶液）、KIO3（0.1mol·L-1）、MnSO4（0.2mol·L-1）、AgNO3（0.1mol·L-1）、NaHSO3（0.1mol·L-1）、飽和氯水、Br2水、I2水、H2SO4（濃，2mol·L-1）、濃HCl、HNO3（2mol·L-1）、氨水（2mol·L-1）、NaOH（2mol·L-1）、2%淀粉試液、品紅溶液、CCl4、次氯酸鈉溶液。

【實驗步驟】

1.鹵化氫的還原性

3支干燥的試管中分別加入米粒大小的NaCl、KBr和KI固體，再分別加入2～3滴濃H2SO4使其反應，觀察現象，并分別用濕潤的pH試紙、濕潤的淀粉-KI試紙和濕潤Pb（Ac）2試紙檢驗逸出的氣體（應在通風櫥內逐個進行實驗，并立即清洗試管）。寫出實驗現象和反應方程式。

2.鹵素含氧酸鹽的氧化性

（1）次氯酸鈉的氧化性　在4支試管中分別裝入1mL次氯酸鈉溶液，在第一支試管中加入4～5滴濃鹽酸，用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗逸出的氣體；在第二支試管中滴加0.1mol·L-1KI溶液及1滴淀粉試液；在第三支試管加入4～5滴0.2mol·L-1的MnSO4溶液；在第四支試管加入2滴品紅溶液。分別記錄實驗現象。寫出有關的反應方程式。

（2）氯酸鉀的氧化性

①往0.5mL飽和KClO3溶液加入幾滴濃鹽酸，用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗逸出的氣體。記錄實驗現象，寫出反應方程式。

②取4滴0.1mol·L-1KI溶液，加4滴飽和KClO3溶液，記錄現象。再加入幾滴2mol·L-1H2SO4溶液酸化，搖蕩，觀察溶液顏色的變化，繼續往該溶液中滴加KClO3溶液，又有何變化，解釋實驗現象，寫出相應的反應方程式。

（3）碘酸鉀的氧化性　取幾滴0.1mol·L-1KIO3溶液，加1～2滴稀硫酸酸化，再逐滴加0.1mol·L-1NaHSO3溶液，搖蕩，加數滴CCl4，再搖蕩，記錄現象。寫出離子反應方程式。

3. Cl-、Br-和I-的鑒定

（1）取2滴0.1mol·L-1NaCl溶液，加入1滴2mol·L-1HNO3溶液和2滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，觀察現象。在沉淀中加入數滴2mol·L-1氨水溶液，振蕩試管使沉淀溶解，再加數滴2mol·L-1HNO3溶液，又有何變化。寫出有關的離子反應方程式。

（2）取2滴0.1mol·L-1KBr溶液，加1滴2mol·L-1H2SO4和0.5mL CCl4，再逐滴加入氯水，邊加邊搖蕩，觀察CCl4層顏色的變化。寫出離子反應方程式，得出結論。

（3）取2滴0.1mol·L-1KI溶液，加1滴2mol·L-1H2SO4和0.5mL CCl4，再逐滴加入氯水，邊加邊振蕩，觀察CCl4層顏色的變化。記錄現象，寫出離子反應方程式，得出結論。

4. Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-的還原性

自己設計一組實驗，驗證鹵素單質的氧化性順序和鹵離子的還原性強弱。根據實驗現象寫出反應方程式。

查出有關的標準電極電勢，說明鹵素單質的氧化性順序和鹵離子的還原性順序。

【思考題】

1.用NaOH溶液和氯水配制NaClO溶液時，堿性太強會給后面的實驗造成什么影響？

2.酸性條件下，KBrO3溶液與KBr溶液會發生什么反應？KBrO3溶液與KI溶液又會發生什么反應？

3.鑒定Cl-時，為什么要先加稀HNO3？而鑒定Br-和I-時為什么先加稀H2SO4而不加稀HNO3？

4.用碘化鉀-淀粉試紙檢驗氯氣時，試紙先呈藍色，當試紙在氯氣中放置時間較長時，藍色褪去。為什么？

【附】

鹵素的實驗可按下述常量實驗或微型實驗的步驟進行。

一、Cl2水、NaClO、KClO3的常量實驗制備

實驗裝置見附圖1，蒸餾燒瓶中放入8g二氧化錳，分液漏斗中加入15mL濃鹽酸；A管中加入10mL 30%的氫氧化鉀溶液，A管置于70～80℃的熱水浴中；B管中裝有10mL 2mol·L-1NaOH溶液，B管置于冰水浴中；C管中裝有15mL蒸餾水；錐形瓶D中裝有2mol·L-1NaOH溶液以吸收多余的氯氣。錐形瓶口覆蓋浸過硫代硫酸鈉溶液的棉花（起什么作用？）

裝置組裝完成后，先檢查裝置的氣密性，在確保系統嚴密后，旋開分液漏斗活塞，點燃酒精燈，讓濃鹽酸緩慢而均勻地滴入蒸餾燒瓶中，反應生成的氯氣均勻地通過A、B、C管。當A管中堿液呈黃色，進而出現大量小氣泡，溶液由黃色轉變為無色時，停止加熱。待反應停止后，向蒸餾燒瓶中注入大量水，然后拆除裝置。冷卻A管中的溶液，可析出氯酸鉀晶體。過濾，用少量冷藏水洗滌晶體一次，用傾析法傾去溶液，將晶體移至表面皿上，用濾紙吸干，得到氯酸鉀。B管中的次氯酸鈉溶液和C管中的氯水留作實驗用。　

二、Cl2水、NaClO、KClO3的微型實驗制備

【儀器】

多用滴管（4mL）、微型支管試管（4mL）、微型U形反應管（10mL）、雙U形反應管（4mL）。

【實驗步驟】

1.氯氣、氯酸鉀、次氯酸鈉的制取及氯氣的性質

（1）微型實驗裝置如附圖2所示固定在鐵架臺上，用乳膠管相連。

（2）檢查裝置的氣密性　用酒精燈微熱支管試管2，如裝置不漏氣，支管試管內的氣體受熱膨脹，可看到試管3導氣管中的液面下降，雙U形管6和7的液面波動。

（3）操作

①按照附圖2的標示裝入試劑，再將儀器連接好。

②按捏多用滴管1，滴加濃鹽酸。微熱支管試管（若試管2中裝有MnO2），控制氯氣產生的速度。保持氯氣發生器中反應物微沸即可。

（4）注意觀察雙U形管中溶液的顏色發生了幾次變化，說明原因，寫出反應方程式。

（5）看到雙U形管的最后一個U形管中的溶液變色了，即移去酒精燈，停止反應，用自由夾夾緊氣體發生器的乳膠管。將氣體發生器移到通風櫥中。將裝有濃KOH的增容U形反應管放入冷水中。觀察析出晶體氯酸鉀。

（6）將氯酸鉀固體和次氯酸鈉溶液轉移至小燒杯中，待后續性質實驗使用。

2.氯酸鉀、次氯酸鈉及碘酸鉀的氧化性

（1）次氯酸鈉的性質　在0.7mL井穴板的4個孔穴內，按附表1要求分別滴加2滴反應物。再用1支多用滴管分別向各穴滴加2滴自制的NaClO溶液。觀察現象，寫出反應式。

（2）氯酸鉀的氧化性　在0.7mL井穴板的3個孔穴內，按附表2要求分別滴加2滴反應物。再用2支多用滴管分別向各穴滴加2滴自制的KClO3溶液。觀察現象，寫出反應式。

（3）碘酸鉀的氧化性　在0.7mL井穴板的2個孔穴內，按附表3要求分別滴加反應物。再用1支多用滴管分別向各穴滴加2滴飽和的KClO3溶液。觀察現象，寫出反應式。

【思考題】

1.怎樣區分氯酸鹽和次氯酸鹽？

2.在KI溶液中通入氯氣，開始觀察到碘析出，繼續通過量的氯氣，為什么單質碘又消失了？

【注意事項】

氯氣為劇毒、有刺激性氣味的黃綠色氣體，少量吸入人體會刺激鼻、喉部，引起咳嗽和喘息，大量吸入甚至會致死亡。

溴蒸氣對氣管、肺部、眼、鼻、喉都有強烈的刺激作用，凡涉及溴的實驗都應在通風櫥內進行。不慎吸入溴蒸氣時，可吸入少量氨氣和新鮮空氣解毒。液溴具有強烈的腐蝕性，能灼傷皮膚。移取液溴時，需戴橡皮手套。溴水的腐蝕性較液溴弱，在取用時不允許直接倒而要使用滴管取用。如果不慎把溴水濺在皮膚上，應立即用水沖洗，再用碳酸氫鈉溶液或稀硫代硫酸鈉溶液沖洗。

氯酸鉀是強氧化劑，與可燃物質接觸、加熱、摩擦或撞擊容易引起燃燒和爆炸，因此決不允許將它們混合保存。氯酸鉀易分解，不宜用大力研磨、烘干或烤干。實驗時，應將撒落的氯酸鉀及時清除干凈，不要倒入廢液缸中。