适合学生操作的氯气制备及其性质的微型实验装置

2011级本科生：赵晓智 陈振娣

指导教师：衷明华

氯气制备和氯气的性质实验在高中实验课中具有重要的地位，它是高考测试的重要内容之一，但由于氯气是一种危害人体的物质，而且用高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气，该反应速率快，很难控制反应的速率，并且伴随较大的危险性，因此，人教版第一册第四单元将其作为演示实验，学生很少有机会动手实践。为了让学生亲自动手做氯气制备及其性质实验，本文对该实验进行改进、创新，按绿色化学和微型实验的要求，力求提高实验的安全性，减少实验用剂量，降低尾气毒害性。

一 实验目的

（1）采用生活中的废弃物如注射器等替代原设计器材，体现绿色化学理念，实现环境保护。

（2）研究微型实验在氯气制备及其性质实验中的应用，节约能源，减少环境污染。

二 实验原理

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

三 实验仪器和药品

（1）仪器：铁架台、侧泡具支试管、注射器、直形通气管、V形侧泡反应管、直角形通气管、乳胶管、小烧杯、有色小卡片。

（2）药品：KMnO4固体、浓盐酸、NaOH溶液、无水氯化钙。

四 实验装置

五 实验步骤及其现象

（1）按上图连接装置。

（2）检查装置的气密性。

（3）向侧泡具支试管中加入0.2 g的KMnO4。

（4）向V形侧泡反应管的第一个凹槽中加入用蒸馏水润湿过的有色小卡片，第二个凹槽装满无水氯化钙，在V形凹槽中加入干燥有色小卡片。

（5）反应开始，将约2mL浓盐酸缓慢注射到侧泡具支试管中。过一会儿观察到第一张有色小卡片褪色，而无水氯化钙吸收水分，从而使氯气变干燥，V形凹槽中的有色小卡片不褪色。

六 实验现象的解释

（1）将浓盐酸注射入具支试管，浓盐酸与KMnO4固体反应，产生黄绿色的气体是氯气，反应式为：

2KMnO4+16HCl═══2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑

（2）第一个凹槽中用蒸馏水润湿过的有色小卡片褪色，说明氯气与水反应生成了HCl和HClO，生成的HCl和HClO具有酸性，此外HClO还具有漂白性，反应式为：

Cl2+H2O═══HCl+HClO

而第二张有色小卡片不褪色，说明干燥的Cl2不具有漂白性。

（3）小试管中一开始不断有气泡冒出，气泡又逐渐消失，说明氯气被氢氧化钠溶液吸收掉了，反应式为：

Cl2+2NaOH═══NaClO+NaCl+H2O

七 注意事项

（1）检查装置的气密性很重要。微型实验所用的仪器比较小，用胶塞把装置连起来很困难，同时导管也容易被堵塞，因此气密性良好是实验成功的关键。

（2）注射器的针头不能太大，否则滴加NaOH溶液速度过快，反应太剧烈。

（3）要控制加热的速度，以防反应液溢到直形通气管中。

八 实验结果与讨论

（1）氯气制备的常规实验污染是相当严重的，刺激性的气味使人难以忍受，而微型实验用量少，即使有所泄漏，产生的危害也小，少量的尾气处理起来也很方便。

（2）实验现象明显，便于控制实验速率，提高实验安全性。

（3）尾气处理时，用NaOH溶液吸收氯气，防止环境污染。

（4）实验装置简单，容易操作又省时，便于学生自己操作，提高学生的实验动手能力。

（5）试验后无污染，符合绿色化学和微型实验的实验理念。

参考文献

马琼勉，衷明华.氯气制备及其性质微型实验装置的改进[J].中学教学参考，2013（23）：105.