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氯气制备与性质实验改进与创新

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  【摘 要】 通过分析人教版高中化学必修一氯气的制备及其系列性质的实验的不足,设计出一款集制备性质检测一体化、微型实验装置。能有效达到药品用量少、易操作、实验教学耗时较少的目的,改进后的实验符合绿色化学的理念:节约、环保。
  【关键词】 氯气制备与性质实验;实验装置改进;一体化微型实验
  【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)18-00-01
  1.实验改进原因
  在人教版化学必修一课本中,关于氯气的漂白性、氧化性、还原性等性质的检验是将二氧化锰与浓盐酸在加热情况下产生氯气,将氯气通入湿润的有色花瓣中,观察氯气的漂白性,虽现象明显,但是实验过程中却存在很大的问题:氯气单独制备,易泄露、污染空气、并且过量的氯气对师生的身心健康有害。对于氯气性质如氧化性、还原性等知识几乎没有提及到,但这一知识点却是高考的考察点,因此教师上课需要知识拓展才能完成考纲的要求。因此,设计高效、简洁、环保、易操作、现象明显且能将氯气制备、性质检验以及氯离子的检验众多实验集一体的实验装置显然更加有意义。
  2.实验改进装置
  改进后的实验装置图:
  3.实验原理
  改进成该装置的原因如下:
  3.1因实验室制取氯气的原理是在酸性介质中,用二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾等氧化剂将氯离子氧化成氯气。而浓盐酸与二氧化锰反应、氯酸钾与浓盐酸反应都需要在加热条件下进行。因此我将采用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气,此反应不需要加热。
  3.2 Cl2+H2O=HCl+HClO
  HClO+有色花瓣→花瓣褪色(漂白作用)
  3.3 KI+Cl2=2KCl+I2
  3.4 AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3
  3.5 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O+
  4.实验仪器
  2个U型试管、两个小试管、橡胶管、两支注射器、棉花
  5.实验药品
  浓盐酸溶液、高锰酸钾、碘化钾溶液、NaOH溶液、硝酸银溶液、湿润有色花瓣、棉花
  6.实验步骤及现象
  6.1组装仪器:按照实验装置图组装实验仪器,用酒精灯在U型管下缓缓加热,若两只注射筒往上升,则气密性良好。
  6.2加药品:拔下橡胶塞,取少量(约2g)高锰酸钾粉末于第一个U型试管的小试管中,U型试管底部放置三朵湿润的有色花瓣,第一只注射器取少量浓盐酸溶液。取少量碘化钾溶液于第二个U型管中,第二个U型管底部加入少量硝酸银溶液,第二只注射器中塞满浸有氢氧化钠的棉花。
  6.3加完药品:按装置图固定仪器
  6.4反应过程:将浓盐酸通过注射器加入第一个小试管中,浓盐酸与高锰酸钾开始反应,立即有黄绿色的气体产生。氯气充满第一个U型管和第二个U型管,发现湿润的有色花瓣褪色,碘化钾溶液从无色变为棕红色又转为黑色沉淀,硝酸银溶液出现白色沉淀。浸有氢氧化钠的棉花能够吸收多余的氯气,能防止氯气扩散到空气中污染环境。
  7.实验改进说明
  装置简单、方便、环保:采用微型实验装置进行实验,装置简单、方便、药品用量大幅度减少,成本降低。氯气制备与性质、氯离子检验实验合为一体,简化了实验操作过程;能够逐一观察氯气的实验现象,判断氯气的性质。整个实验都在密闭的环境中完成反应,将污染环境的气体与注射器中NaOH溶液反应,进行尾气处理。体现了绿色化学的理念。
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