氯气的产生及其相关性质封闭式实验

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摘要：微型实验体现了绿色化学思想，是培养学生创新能力的有效途径。本文设计的氯气有关微型实验在封闭体系中进行，装置简单，药品用量少、成本低，反应快速，实验安全、现象明显，为学生自主探究学习提供了可行性实验方案。

关键词：氯气性质；微型实验

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）08-142-001

氯气的生成和性质常规实验装置繁琐，氯气用量大并不可避免地造成氯气外逸。因此，我们设计了氯气产生、性质（包括氯气氧化性及氯水的酸性和漂白性）封闭式微型实验，适合学生分组实验，也可用于总复习中。

1.制取氯气药品的选择

氯气制取方式通常有：

（1）浓盐酸与二氧化锰共热。

（2）高锰酸钾与浓盐酸不加热。

（3）氯酸钾和浓盐酸不加热。

高锰酸钾与浓盐酸的反应速率比氯酸钾和浓盐酸的反应速率快，常选用高锰酸钾与浓盐酸反应。但该反应为放热反应，浓盐酸挥发会对检验氯水显酸性的实验造成干扰。

因此，我们选择了84消毒液和稀硫酸反应制氯气，84消毒液含氯化钠和次氯酸钠，在酸性条件下反应可制得氯气：

NaClO+NaCl+H2SO4=Na2SO4+Cl2+H2O

84消毒液价廉、易得，该反应避免了浓盐酸挥发对氯水显酸性实验的干扰。

2.氯气的产生及相关性质封闭式实验

2.1 实验装置

该微型实验装置由直径为100mm的培养皿、可口可乐无色塑料瓶上半部分、带孔胶塞、毛细滴管、西瓜霜清咽含片、无色塑料药板组成。药板有八个凹槽，分别用于做氯气生成的反应容器和盛放试剂用。将装有药品的药板放在直径100mm培养皿中，可口可乐半球形罩于培养皿中罩住药板，用带有毛细滴管的胶塞塞住可口可乐瓶的瓶口，胶头滴管悬于并接近药板中装有84消毒液的凹槽上方。在培养皿中加入30%的氢氧化钠溶液，液面高度不高于药板高度，对半球形罩和培养皿之间的空隙液封，使装置处于密闭体系，氢氧化钠溶液能充分吸收装置中残留的氯气。氯气产生及相关性质实验装置如图：

2.2 试剂取用方法及药品

氯气的性质常规实验是将氯气依次通入装有试剂的试管，会造成试剂的浪费和氯气外逸。本实验在试剂使用方式上做了改进：分别取少量的试剂滴在滤纸条上代替试管装试剂，节约药品且能够观察到明显实验现象。滤纸是白色，氯气和硝酸银反应生成氯化银也是白色，因此，该实验中不能用滤纸条，应取少量硝酸银溶液于药板的一个凹槽中。

实验药品：84消毒液、40%的H2SO4、30%的NaOH溶液、5%的NaOH溶液、酚酞试剂、红墨水、KBr溶液、AgNO3溶液、KSCN溶液、FeSO4溶液、淀粉碘化钾试纸、蓝色石蕊试纸。

2.3 实验步骤

将药板置于洁净的培养皿中，取适量84消毒液于药板的一个凹槽中编号8；取一滤纸条滴上5%的NaOH溶液，再滴一滴酚酞试剂编号1；取一滤纸条用红墨水将其润湿编号2；取一滤纸条用KBr溶液将其润湿编号3；取一滤纸条用玻璃棒蘸取FeSO4溶液，将其润湿滴一滴KSCN溶液编号4；将以上准备好的滴有药液的湿润滤纸条分别置于药板中的其他凹槽中。取少量的硝酸银溶液于一个空的凹槽中编号5；将淀粉碘化钾试纸和蓝色石蕊试纸用蒸馏水湿润后分别放入剩下的空凹槽中编号分别6；7。将半球形罩放于培养皿中，向培养皿中加入30%的NaOH溶液，对半球形罩边缘进行液封，将胶头滴管插入胶塞中并吸取适量稀硫酸，毛细滴管的下端悬在装有84消毒液的8号凹槽中央上方并接近凹槽，最后缓慢挤压胶头控制稀硫酸的滴入速率。

2.4 实验现象以及结论

氯气相关性质实验现象及结论如下表

3.买验特点

（1）装置简单，操作方便，实验陕速（用时2-3分钟），现象明显。

（2）安全可靠。微型实验药品用量极少，选择84消毒液和稀硫酸常温反应生成少量氯气就能满足性质实验需求，从源头上控制了有毒气体的产生量，反应尾气的处理容易且效果好。还避免了使用浓盐酸时挥发带来的干扰。

（3）节约药品，易于推广。84消毒液经济易得，用滤纸条附着液体药品实验降低了成本；用塑料瓶和塑料药板做替代仪器是废物的利用，有利于培养学生节约、环保意识和创新能力。

（4）实验组合灵活，为有毒气体实验提供了方法思路。滤纸条实验是一个组合式实验，老师可以自行选用药品种类及多少。在氯气产生装置中用氢氧化钠液封，使性质实验在密闭体系进行，无氯气逸出，为有毒气体无污染实验提供了借鉴。