氯氣的制備與金屬反應(yīng)

趙桂 周東

的性質(zhì)實驗一體化改進

摘 要：本次改進設(shè)計了一套集氯氣的制備和氯氣與金屬反應(yīng)為一體的實驗裝置。該實驗裝置分為3個區(qū)域，左邊為氣體制備區(qū)，中間為性質(zhì)檢驗區(qū)，右邊為尾氣處理區(qū)。該裝置綠色零污染，操作簡便，而且還可以完成許多類似的氣固反應(yīng)及氣體性質(zhì)驗證的實驗。該裝置適用于中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)。

關(guān)鍵詞：氯氣；鐵；銅；實驗

在蘇教版化學(xué)教材《化學(xué)1》和人教版（舊版）化學(xué)教材中，講氯氣的化學(xué)性質(zhì)時，有安排鈉、鐵、銅等金屬與氯氣反應(yīng)，鈉與氯氣的實驗操作是將裝有氯氣的集氣瓶倒扣在放有鈉的石棉網(wǎng)上，而鐵、銅與氯氣反應(yīng)的操作步驟是將一束燒紅的鐵絲或銅絲迅速地放入裝有氯氣的集氣瓶中，這樣的操作是十分的簡便，但是實驗過程中鐵絲和銅絲的溫度降得比較快，往往不能得到理想的實驗結(jié)果。此外實驗時會有氯氣漏到空氣中，而氯氣具有較強的腐蝕性和毒性，會影響教師和學(xué)生的身體健康，會污染環(huán)境。因此，我們結(jié)合綠色化學(xué)的理念，對該實驗進行了如下改進，并且取得了良好的實驗效果。

實驗裝置圖如圖1所示

裝置中儀器和藥品說明：

1為分液漏斗，內(nèi)裝有濃鹽酸

2為錐形瓶，內(nèi)裝有高錳酸鉀（或氯酸鉀）

3為洗氣瓶，內(nèi)裝有飽和氯化鈉溶液

4為硬質(zhì)玻璃管，內(nèi)裝有待反應(yīng)金屬

5為洗氣瓶，內(nèi)裝有蒸餾水

6為洗氣瓶，內(nèi)裝有濃氫氧化鈉溶液

在選擇制備氯氣的反應(yīng)物時，我選擇的是高錳酸鉀（或氯酸鉀）和濃鹽酸，與課本上的使用的二氧化錳和濃鹽酸比較，前者在制備氯氣時不需要加熱，操作起來更加方便簡單。

操作步驟及實驗現(xiàn)象：實驗時，先打開裝置1中分液漏斗的活塞，將濃鹽酸逐滴滴入裝置2中，與高錳酸鉀反應(yīng)制備氯氣，經(jīng)過裝置3中的飽和食鹽水的洗滌得到純凈的氯氣，當(dāng)黃綠色的氯氣充滿整個實驗裝置后，用酒精燈對硬質(zhì)玻璃管4中的適量金屬（如鐵絲）加熱，然后觀察裝置4和5中的實驗現(xiàn)象。當(dāng)裝置4中的鐵絲紅熱、反應(yīng)劇烈時撤去酒精燈，停止加熱，可以觀察到4中有紅棕色的煙，5中的水逐漸變成棕黃色，用注射器向裝置5中加入硫氰酸鉀，溶液變紅。最后利用裝置6中的濃氫氧化鈉溶液吸收剩余的氯氣。如果裝置4中的金屬是銅，則在裝置5中可以看到溶液顏色逐漸變?yōu)樗{(lán)色，用注射器向其加入氫氧化鈉溶液可觀察到藍(lán)色絮狀沉淀，如果是鈉，在室溫高于27℃時則不用加熱。

課堂上我們也可以這樣簡化裝置，去掉裝置3和5，這樣能達(dá)到同樣的效果。比如鐵在氯氣中燃燒時，我們可以觀察到的現(xiàn)象是裝置6中的溶液中出現(xiàn)紅棕色絮狀沉淀；而銅在氯氣中燃燒時則可以看到裝置6中出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀，此時的裝置6不僅起到了除掉尾氣的作用，也同樣承擔(dān)起了驗證金屬在氯氣中燃燒得到的產(chǎn)物的作用。

在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的過程中除本文中提到的氯氣與金屬反應(yīng)外，也可以用于氯氣與非金屬反應(yīng)。在做氯氣與非金屬反應(yīng)時，我們需要將裝置3中的飽和食鹽水換成干燥劑氯化鈣，將裝置4中的金屬換成相應(yīng)的非金屬（比如干花、濕花、有色布條、藍(lán)色石蕊試紙、淀粉碘化鉀試紙等），可以單獨做某一個實驗，也可以將多個實驗同時放入裝4中進行，對比更加明顯。

此外本實驗裝置還可以應(yīng)用于其他類似的氣體與固體反應(yīng)的實驗，比如二氧化硫的性質(zhì)實驗、氧氣的性質(zhì)實驗等。

本實驗裝置的優(yōu)點是既能觀察到理想的實驗現(xiàn)象又能有效地避免氯氣溢出到空氣中，且操作簡單、安全、環(huán)保，在教室這樣相對封閉、空氣流動性差的空間內(nèi)，我們的改進裝置能避免師生在實驗過程中過多地接觸到有毒有害氣體，保護師生的健康與

安全。

參考文獻：

[1]宋志貴，陳春麗.氯氣和金屬鐵、銅反應(yīng)的實驗改進[J].化學(xué)教學(xué)，2011（6）.

[2]但世輝，陳莉莉.氯氣和金屬鐵、銅反應(yīng)的實驗改進[J].中學(xué)化學(xué)，2015（10）.

作者簡介：趙桂，女，助理實驗師，化學(xué)，碩士；

周東，男，中二，化學(xué)，大學(xué)本科。

編輯 馬曉榮