氯气性质实验的改进

◆黄啟荣 王发应

氯气性质实验的改进

◆黄啟荣 王发应

为了解决氯气的制取及漂白性和氧化性实验的污染问题，利用实验室常备物品和生活废弃物进行设计，在不影响实验结果和观察效果的前提下对实验装置进行改进，从而避免教材实验产物污染问题的同时，简化实验操作，缩短实验时间，增强实验效果，降低实验成本。

氯气；微型实验；实验装置

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.01.129

1 研究背景

氯气的漂白性实验是高中化学中的经典实验之一，但却因氯气有毒，教师每每接触到氯气就心生畏惧。再者，若按教材方法进行实验，需事先制备两瓶干燥的氯气备用，不仅操作复杂，浪费药品，而且在这一过程中不可避免地有大量氯气外泄，污染环境的同时，危害了师生健康。所以，在教授这节内容时，有很多教师就直接放弃实验，改为黑板实验或视频实验。这就使原本是“感性认识—理性认识”的“实践—理论”的教学过程，变为纯理性的认识过程，不仅没有达到教材编写的目的，还违背了人的认知规律。为此，在参考有关文献[1-4]的基础上，经反复实验和不断改进，很好地解决了上述问题。现撰文介绍如下，供同行参考。

2 改进方案

装置的组装

1）将圆珠笔芯管的一端在火焰上烤热软化后，先用铁钉扩大，用胶水粘接在5 mL注射器1的针头柱上，作加液器。

2）取一支20 mL注射器，取出活塞，在其侧壁上钻一适当大小的孔，用胶水封闭针头柱，并将其插入与广口瓶瓶口配套的单孔塞的孔中，作为氯气发生器的反应室兼干燥室。

3）将活塞密封圈从活塞杆上取下，用烧热的铁钉或电烙铁在其中央打一个与圆珠笔芯管外径大小相当的孔，再在周围打几个细小的孔，作为承载干燥剂的隔板。

4）先将加液器（注射器1）管插入一个与20 mL注射器管内径匹配的单孔橡皮塞中央的孔中，再将加液器（注射器1）管插入多微孔隔板中央的孔中，使单孔塞和多微孔隔板之间隔一定距离，然后用胶水将单孔橡皮塞和多微孔隔板粘接在圆珠笔芯管（加液器管）上。

5）在氯气发生器的反应室中加入少量的高锰酸钾或氯酸钾固体，用加液器（注射器1）吸入一定量浓盐酸后放入氯气发生器的反应室中，在塞紧单孔橡皮塞前加入适量无水氯化钙固体作氯气干燥剂，组合成氯气发生器。

6）将一条湿润的有色纸条和淀粉碘化钾试纸用水浸湿后隔一定距离贴在集气瓶内壁上，再将一条干燥的有色纸条用棉线栓住后悬挂在集气瓶内，作为氯气性质的验证装置。

7）将氯气发生器放入氯气性质的验证装置中，用另一支5 mL注射器2吸满浓氢氧化钠溶液，将针头插入并刺穿大号橡皮塞，然后将大橡皮塞塞紧在集气瓶口，并保证装置的气密性良好，即制成氯气漂白性和氧化性的环保实验装置。

实验过程

1）推动注射器1活塞加入几滴浓盐酸，集气瓶中很快就会有黄绿色气体生成；贴在集气瓶内壁上的淀粉碘化钾试纸变蓝；湿润的有色纸条迅速褪色；干燥的有色纸条不褪色（如果现象不明显，可再滴加几滴浓盐酸，以增加氯气的产量，可增强实验效果）。

2）实验完毕，推动另一注射器2活塞向集气瓶中加入适量浓氢氧化钠溶液，振荡以除去多余的氯气。

实验结论：

结论一：加入浓盐酸后观察到集气瓶中有黄绿色气体生成，说明氯气为黄绿色气体。

结论二：贴在集气瓶内壁上的淀粉碘化钾试纸先变蓝，说明氯气具有氧化性。

结论三：湿润的有色纸条迅速褪色，干燥的有色纸条不褪色，说明干燥氯气不具有漂白性，湿润的氯气才有漂白性。

3 改进后的优点

绿色化实验在全封闭体系中进行，避免了氯气对环境造成的污染，从而避免了对师生健康的伤害。

微型化本实验在教材实验的基础上，将实验装置改为微型实验，大大节约了实验药品用量，减少了污染，降低了实验成本。对于像氯气这种毒性大、实验耗量大、污染大的气体来说，本实验对此做出的改进无疑将危害降到了最低，符合“绿色化学”的理念。

一体化将氯气的发生装置、干燥装置和性质实验装置合为一体，与教材实验相比，装置更加简单、操作更加简便，大大缩短了实验所需时间。教师在上课的时候可以直接把装置拿到学生面前，让学生进行观察，从而让后排学生也能清楚地看见实验现象，大大提高了学生的参与度，教学效果更好。

可控性强实验中所有药品可在达到实验效果和实验目的的基础上随意控制，能保证以最少的药品用量达到最佳的实验和教学效果，大大减少了常规实验造成的浪费。

教育功能强大通过这一实验的改进，不仅能对学生进行保护环境和节约资源的教育，同时还能对学生进行创新意识和能力的培养。

降低实验成本通过创新设计，减少了实验药品的使用量，降低了实验成本。

操作简单与教材实验相比，改进后的实验，仪器使用量极大减少，因而组装和操作更加简单，使用更加方便。

4 拓展应用

本装置还可用来完成中学化学中很多固液不加热制取少量气体及其性质的实验。

改进二氧化硫的漂白性实验取下集气瓶口上的大橡皮塞，然后在集气瓶中下部的内壁上贴一张用品红溶液湿润的滤纸条，将大橡皮塞塞紧在集气瓶口。去掉氯气发生器的内部构件，在反应室内加入适量亚硫酸钠，反应室口用一无孔橡皮塞塞紧，另取一注射器吸取适量稀硫酸后，将其针头插入并穿过橡皮塞，伸入反应室中。用注射器2吸取适量氢氧化钠溶液，一并插入无孔橡皮塞。组装好装置后，推动注射器1的活塞，向反应室中注入稀硫酸，与亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体。过一会儿，红色的品红试纸逐渐褪为白色，现象非常明显，说明二氧化硫气体具有漂白性。观察完毕，推动注射器2活塞，注入氢氧化钠溶液，振荡除去多余的二氧化硫气体和稀硫酸，以避免污染环境。

改进验证硫化氢气体还原性的实验取下集气瓶口上的大橡皮塞，然后在集气瓶中下部的内壁上贴一张用酸性高锰酸钾溶液湿润的滤纸条，将大橡皮塞塞紧在集气瓶口。去掉氯气发生器的内部构件，在反应室内加入适量硫酸亚铁，反应室口用一无孔橡皮塞塞紧。另取一注射器吸取适量稀硫酸后，将其针头插入并穿过橡皮塞，伸入反应室中。用注射器2吸取适量氢氧化钠溶液，一并插入无孔橡皮塞。组装好装置后，推动注射器1的活塞，向反应室中注入稀硫酸，与硫酸亚铁反应生成硫化氢气体。过一会儿，紫红色的高锰酸钾试纸逐渐褪色，现象非常明显，说明硫化氢气体具有还原性。观察完毕，推动注射器2活塞，注入氢氧化钠溶液，振荡除去多余的硫化氢气体和稀硫酸，以避免污染环境。

[1]夏凯.利用针管进行氯气有关性质实验的研究[J].化学教育,2008(2):64.

[2]游建军,王方舟,曾庆兵,涂键柏.氯气性质实验创新设计[J].化学教学,2009(10):15-16.

[3]罗兵.氯气制备及性质实验装置的组合化与微型化设计[J].化学教学,2012(5):50-52.

[4]罗玛,丁伟.氯气性质实验中的漂白作用解析与探究[J].化学教学,2013(2):45-46.

G633.8

B

1671-489X(2016)01-0129-02

作者：黄啟荣、王发应，贵州金沙中学（551800）。