適合學(xué)生操作的氯氣制備及其性質(zhì)的微型實驗裝置

趙曉智 陳振娣 衷明華

(韓山師范學(xué)院 化學(xué)系,廣東 潮州 521041)

制備氯氣和氯氣的性質(zhì)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(nèi)容之一，但由于氯氣是一種危害人體的物質(zhì)，而且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，并且伴隨較大的危險性，人教社第一冊第四單元將其作為演示實驗，學(xué)生很少有機會動手實踐。為了讓學(xué)生親自動手做氯氣制備及其性質(zhì)實驗，本文對該實驗進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，按綠色化學(xué)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?zāi)康?/h2>

1.采用生活中的廢棄物如注射器等替代原設(shè)計器材，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。

2.研究微型實驗在氯氣制備及其性質(zhì)實驗中的應(yīng)用，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。

二、實驗原理

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

三、實驗儀器和藥品

1、實驗儀器：側(cè)泡具支試管、注射器、直形通氣管、V形側(cè)泡反應(yīng)管、直角形通氣管、乳膠管、小燒杯、有色小卡片。

2、實驗藥品：KMnO4固體、濃鹽酸、NaOH溶液、無水CaCl2。

四、實驗裝置

圖 實驗裝置

五、實驗步驟及其現(xiàn)象

1、按上圖連接裝置。

2、檢查裝置的氣密性。

3、向側(cè)泡具支管加入0.2g的KMnO4。

4、向V形側(cè)泡反應(yīng)管的第一個凹槽加入用蒸餾水潤濕過的有色小卡片，第二、三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(yīng)開始，將約2mL濃鹽酸緩慢注射到側(cè)泡具支試管中。過一會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形管中的有色小卡片不褪色。

六、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+8H2O+5Cl2↑

2、第一個凹槽加入用蒸餾水潤濕過的有色小卡片褪色，說明氯氣與水反應(yīng)生成了HCl和HClO，生成的HCl和HClO具有酸性，HClO具有漂白性，反應(yīng)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(yīng)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(dǎo)管也容易被堵塞，因此氣密性良好是實驗成功的關(guān)鍵。

2.注射器的針頭不能太大，否則滴加NaOH速度過快，反應(yīng)太劇烈。

3.要控制加熱的速度，反應(yīng)液溢到直形通氣管中。

八、實驗結(jié)果與討論

1.氯氣制取的常規(guī)實驗污染是相當(dāng)嚴(yán)重的，刺激的氣味使人難以忍受，而微型實驗用量少，即使有所泄漏產(chǎn)生的危害也小，少量的尾氣處理起來也很方便。

2.實驗現(xiàn)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(huán)境污染。

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

5.試驗后無污染，符合綠色化學(xué)和微型實驗的實驗理念。

[1]《氯氣制備及其性質(zhì)微型實驗裝置的改進(jìn)》.