实验室制备氯气和性质实验的改进

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1、第 1 页,共 5 页实验室制备氯气及其性质实验的改进摘 要：氯气是一种有毒气体，教科书中没有安排氯气的制取方法，只安排了部分性质实验。实验时若采用教科书中的实验方法，需事先制 备氯气，而制备氯气所需药品的用量大，在实际操作中的效果并不理想：有些实验现象不明显，有些操作方法不合理、不简便，有些实验氯气易外逸污染空气。为了解决上述 问题，我 们结合多年的对 “氯气的制备和性质实验”研究，形成了对“氯气的制备和性质实验”的绿色化改进方案。关键词：氯气的性质 实验绿 色化 绿色化学 实验改进一、氯气的制备1.对装置的认识教材中对氯气的制备常采用 MnO2和浓 HCl来制备制备，其装置图如下：该装置中

2、有以下几个缺陷：（1）盐酸的用量不好控制，开始加盐酸，气体会从分液漏斗中出来（压强问题没有 解决） ；（2）收集到的氯气含有水和氯化氢气体等杂质；（3）尾气的处理没有缓冲安全保护措施；（4）收集满氯气的集气瓶在盖玻璃片时，氯气会溢出来；（5）药品浪费较大。2.绿色化的改进2 1实 验 装 置 图浓盐酸MnO2NaOH 溶液 带 开关的 输液袋广口瓶注射器带 有夹子的排水 导 管排气的 导 管平底 试管（ 经处理的注射器）广口瓶第 2 页,共 5 页2.2实验步骤1.检 查 装 置 气 密 性 。 按 图 所 示 组 装 好 装 置 ， 关 闭 处 的 夹 子 和 处 的 夹 子 ， 向 外 拉

3、 注 射 器 ，若 不 能 拉 动 ， 说 明 装 置 气 密 性 好 。2 在 广 口 瓶 中 装 满 饱 和 的 氯 化 钠 溶 液 ， 向 中 加 入 约 0.5克 高 锰 酸 钾 ， 在 输 液 袋 中 加 含FeSO4的 30mL浓 盐 酸 ， 并 将 橡 皮 塞 塞 在 广 口 瓶 上 。4.用 20mL注 射 器 吸 取 约 15mL氢 氧 化 钠 饱 和 溶 液 ； 然 后 将 注 射 器 插 在 橡 皮 塞 上 。5.打 开 处 的 夹 子 和 处 的 夹 子 ， 向 中 加 含 FeSO4的 30mL浓 盐 酸 ， 此 时 浓 盐 酸 与 高 锰 酸钾 立 即 反 应 ，

4、并 很 快 可 以 看 到 有 黄 绿 色 的 气 体 产 生 。 产 生 的 氯 气 通 过 排 饱 和 氯 化 钠 溶 液 ， 充满 广 口 瓶 。6.收 集 满 氯 气 关 闭 处 的 夹 子 ， 在 处 换 上 其 他 集 气 瓶 再 打 开 处 的 夹 子 进 行 收 集 。7 最 后 用 注 射 器 向 广 口 瓶 中 注 入 氢 氧 化 钠 溶 液 ， 以 吸 收 尾 气 。2.3改进后优点1、由半封闭装置改进为全封闭装置，完全消除了氯气对环境的污染。2、所用的仪器简单易得，装置连接容易，操作方便。3、便于控制氮气的产生和停止，现象明显，成功率高，安全可靠。4、设计精巧，能激发学

5、生学习兴趣，培养了学生的创新思维。5、本装置还适用于氯化氢、硫化氢、二氧化硫等气体的制备。二、氯气的性质实验的绿色化改进1、氯气和水、碱的实验1.1对氯气与水、碱反应的常用装置认识该装置存在以下缺陷：（1） 氯气在水或碱中的反应程度较小，通入氯气的速度不好控制；（2） 反应后溶液中仍有剩余氯气，撤出装置时氯气会泄露。Cl2水或碱第 3 页,共 5 页1.2氯气与水、碱反应装置的绿色化为了防止 Cl2和水、碱反应时气体外逸，对环境造成污染，我们对实验进行了如下改进：I、实验仪器医用注射器（50ml） 、矿泉水瓶(550ml)、橡皮塞。II、操作步骤收集一矿泉水瓶 Cl2，用橡皮塞塞紧。用注射器吸

6、取 50ml左右的水从橡皮塞处注入瓶中，振荡瓶子。用注射器吸取少量紫色石蕊溶液从橡皮塞处注入该瓶中。最后用注射器吸取 10ml左右的 NaOH溶液也从橡皮塞处注入该瓶中，振荡瓶子。III、实验现象用注射器吸取 50ml左右的水注入瓶中，振荡瓶子时，瓶子迅速变瘪，且所得溶液为黄绿色。用注射器吸取少量紫色石蕊溶液注入瓶中，先变红，振荡后褪色。用注射器吸取 10ml左右的 NaOH溶液注入瓶中，振荡瓶子时，瓶子完全变瘪，黄绿色褪去变成无色溶液。IV、结论由现象 1可知 Cl2为黄绿色。Cl 2能溶于水，且新制的氯水中含有 Cl2。由现象 2可知 Cl2不但能溶于水，而且和水反应生成了 H+和漂白性的

7、 HClO分子。由现象 3可知 Cl2和碱反应。V、优点安全可靠，无污染。取材方便，做到了废物利用，节省了资金。装置简单，操作方便，现象明显，易激发学生的兴趣。本实验不仅可以验证 Cl2与水、碱的反应，也能确定氯水的成分和物理性质，一举多得，节约了原料。VI、注意事项：收集时要使 Cl2浓度大些。2、氢气在氯气中燃烧Cl2H2 盖玻片第 4 页,共 5 页2.1对氢气在氯气中燃烧的常用装置认识装置如下图：该装置的缺陷：揭开盖玻片的瞬间氯气会泄露出来，底部的氯气和氢气不能完全反应。空气中的氧气会参与反应，存在安全隐患。2.2氢气在氯气中燃烧的绿色化改进I、实验用品及装置图盛满 Cl2的单球干燥管

8、、30mL 广口瓶、带有多用滴管和直角玻璃导管的橡皮塞、带有橡皮塞的尖嘴玻璃导管、玻璃水槽(高 50mm、 90mm)、试管(1075mm)、海绵 Zn、稀 H2SO4、NaOH 溶液、水。II、实验步骤(1)把多用滴管内的稀 H2SO4注入盛有海绵 Zn的广口瓶中，检验 H2的纯度。(2)点燃 H2后，插入盛满 Cl2的干燥管中，使干燥管竖直向上，观察到 H2在 Cl2中燃烧，发出苍白色火焰，H 2在 Cl2中燃烧生成 HCl气体，从干燥管溢出后，与空气中的水蒸气结合，形成白雾。(3)向干燥管中注入 NaOH溶液，振荡。NaOH 与 HCl、剩余的少量 Cl2反应，生成无害的 NaCl、Na

9、ClO 和 H2O。3、铜在氯气中燃烧3.1对铜在氯气中燃烧的常用装置的认识该装置的缺陷：揭开玻璃片的瞬间氯气会泄露出来，底部的氯气和铜不能完全反应。生存的烟太多，严重带出大量的氯气。3.2铜在氯气中燃烧的绿色化I、实验用品及实验装置(图 3)盛满 Cl2的燃烧管、一个带有多用滴管的橡皮塞、螺旋状 Cu丝、酒精灯、蒸馏水。II、实验步骤(1)把附在橡皮塞上的螺旋状 Cu丝加热至红热，迅速插入盛满 Cl2的燃烧管中，会观察到 Cu丝燃烧，生成棕色的烟。2 海绵 Zn1 稀硫酸图 2氢气在氯气中燃烧燃烧管图 3蒸馏水螺旋状的铜丝第 5 页,共 5 页(2)将多用滴管内的蒸馏水注入干燥管中，振荡，使

10、棕色的烟CuCl 2小颗粒溶于水中后溶液呈蓝绿色。III、注意事项(1)在使用时要轻轻振荡试管，让氯气充分反应完。(2)若实验后剩余有少量 Cl2，也会溶于水中，生成无害的 HClO和 HCl。结束语：绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。基于这点，我们有效地进行了氯气制备和性质实验的绿色化改进。参考文献：1 唐吉林、王国红 氯气性质实验的改进.实验教学月仪器 ，2009，25（3） ，25.2 史光源，中学化学实验教学绿色化的探索 黔西教育 ，2007， 1381413秦爱民实验室快速制取氯气方法再探 实验教学月仪器 ，2009，33（2） ，33