“洁厕灵和84消毒液混用的实验设计”及 “氢氯光照实验的再改进”

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：实验一巧妙利用Y型管对洁厕灵和84消毒液混用进行了实验设计，操作方便，现象明显且层次分明，直观体现了两者混用后产生氯气的强烈程度。该实验可作为学生“科学探究”的素材，应用于指向学科核心素养的命题设计。实验二对氢氯混合气体光照爆炸实验进行了再改进，创新之处主要体现在氢气、氯气的收集途径以及光照爆炸的发生装置上，使实验更易操作，氢气、氯气的体积比例得以更好控制。
　　关键词：洁厕灵;84消毒液;氢氯光照实验
　　一、洁厕灵和84消毒液混用的实验设计
　　尽管商家已经在“洁厕灵”瓶标上明确写明：“请勿与漂白剂或其他化学产品一起使用，以免产生有害气体。”在“84消毒液”瓶标上明确提示：“若与酸性制品或其他清洁产品混合使用，可能产生有害人体的气体。”但两者混用引起的中毒事件仍时有发生。
　　普通高中化学课程标准（2017年版）指出“科学态度与社会责任”是化学学科核心素养的五个要素之一，其素养水平三指出：具有理论联系实际的观念，有将化学成果应用于生产、生活的意识，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。
　　于是笔者巧妙利用Y型管对此实验进行了设计，较相关实验，此实验装置简单，易操作，现象明显且有层次。
　　操作如下。
　　（1）小心将84消毒液滴入Y型管的一侧，将洁厕灵滴入Y型管的另一侧，为防止干扰，勿将滴管碰触Y型管壁。（为避免浓盐酸挥发造成的提前产生氯气的现象，洁厕灵在84消毒液之后放入。）
　　（2）在瓶口放置湿润的淀粉碘化钾试纸，盖上橡皮塞。（原料有限，产生的氯气有限，不会将橡皮塞冲出。）
　　（3）倾斜Y型管，使两侧试剂充分接触。
　　可以观察到，湿润的淀粉碘化钾试纸自下至上明显变蓝，这说明此反应产生了氯气。但一段时间后，自下至上又明显褪色，这说明氯气继续将碘单质氧化，从而导致蓝色褪去。
　　整个实验现象相当明显，层次分明，不仅在实验的过程中加强了学生的安全意识，还能通过观察到的实验现象培养学生的科学探究意识。另外，此实验可作为学生“科学探究”的素材，应用于指向学科核心素养的命题设计。
　　示例如下。
　　据新闻报道，有人为了增强漂白、杀菌和消毒能力，将洁厕灵（主要成分：浓盐酸）和84消毒液（主要成分：NaClO）混合使用，结果杀菌消毒能力没增强，反而生成了黄绿色气体，把自己熏到中毒。小明同学就此现象展开了模拟实验：将洁厕灵、84消毒液分装在Y型管的两侧，用湿润的淀粉KI试纸放在瓶口，塞紧活塞（若控制合适用量，气体产生的量不足以使活塞弹开）。
　　（1）倾斜Y型管，将两侧液体混合后，湿润的淀粉KI试纸明显变蓝，写出两侧液体发生的化学反应方程式： 。
　　（2）反应进行一段时间后，发现自下至上出现了蓝色逐渐褪去的现象，你认为可能的原因是： 。（用语言或者化学方程式表示）
　　（3）洁厕灵中通常会加入绿色或红色的色素物质，来指示洁厕灵已发挥作用，当两者混合时，发现颜色变浅，可能的原因是什么？
　　（4）实验发现，未将两侧倾倒混合时，试纸已有部分变蓝，你认为可能的原因是什么？
　　二、氢氯光照实验的再改进
　　人教版教科书中，对氢气和氯气在光照条件下迅速化合而爆炸的实验表述如下：把新收集到的一瓶氢气和一瓶氯气口对口地放置，抽去瓶口间的玻璃片，上下颠倒几次，使充分混合。取一瓶混合气体，用塑料片盖好，在距集气瓶约10cm处点燃镁条。此实验存在以下不足：实验室制氯气的装置复杂;氢气、氯气混合时可能逸出;反应物用量大，爆炸时对空气造成一定的污染。
　　已有文献中关于此实验的研究主要集中在以下几个方面：第一，巧妙利用浓盐酸能和高锰酸钾快速制备氯气，能和锌粒快速产生氢气的原理，两个实验装置合二为一设计实验，但氧化还原过程中副产物太多;第二，用传统实验室方法制备，并用排饱和食盐水的方法收集氢气和氯气，创新点集中在对光照实验的装置进行创新改进;第三，鉴于此实验较易失败而进行的反应原理的理论研究。在以上研究中，张改花老师选用的真空罩可以有效防止环境污染，但是操作相对复杂;赵亭老师选用的仪器相对方便，但是收集氢气、氯气仍是传统实验室方法，步骤烦琐。
　　本实验拟在减少氢气、氯气用量的前提下，对氢气、氯气的发生装置重新进行选择。氢气、氯气除了可以单独制备外，它们同时是电解饱和食盐水的产物。上海市格致中学教师研制的电解饱和食盐水的装置，不仅可以让学生直观地看到电解饱和食盐水的过程，还能作为收集纯净氢气、氯气的有效途径。整个装置设有自动报停装置，当氢气、氯气收集满后，电解实验自动停止。
　　收集气体的装置改用10mL的注射器，不仅方便读出氢气和氯气的体积，而且注射器的使用还使得爆炸的方向具有了可预测性。
　　操作如下：在陽极和阴极分别收集5mL的氯气和氢气，将注射器针头竖直插在橡胶塞上，起支撑固定作用，同时起到密封作用。当燃着的镁条靠近混合气体时发生剧烈爆炸，将针筒活塞向上弹出。
　　结 语
　　洁厕灵和84消毒液反应的发生装置简单，可操作性强，现象明显直观，不仅可以进行学生或者市民的安全教育，在实验的过程中还可培养学生的科学探究意识。
　　在氢气、氯气光照爆炸的实验中，拓展氢气、氯气收集途径——利用电解饱和食盐水装置进行收集，使得收集装置更简单便携。改进光照爆炸发生装置，不仅所需反应物的体积可明确读出，总用量少，还可预见爆炸发生时活塞弹出的方向。
　　[参考文献]
　　[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
　　[2]刘玉荣，秦珍珍.氯气制备与性质的学生实验设计[J].化学教与学，2019（2）：90-92.
　　[3]王秀荣.氯气的制备与性质综合实验设计[J].化学教育（中英文），2018（1）：72-74.
　　[4]李振琦.对氢氯混合气光照爆鸣实验的改进[J].化学教学，2006（12）：11.
　　[5]王东方.氢氯混合气体光照爆炸实验的创新设计[J].化学教育，2011（9）：70.
　　作者简介：王 昆（1985—），女，山东聊城人，中学一级教师，博士，研究方向：高中化学教学。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15142829.htm