实验室制氯气实验步骤实验室氯气制法的实验探究

时间：2019-02-05 03:29:48　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：教材中实验室制备氯气实验是沿用瑞典科学家舍勒制取氯气的方法，即二氧化锰和浓盐酸共热。此方法，反应慢、需加热、装置较复杂，如何更加方便快捷地完成该实验室制法是本文想要探讨的问题，尤其是能方便、环保进行氯气实验室制备的学生实验。
　　关键词：氯气制法：实验探究
　　文章编号：1005-6629(2010)04-0016-02　中图分类号：G633.8　文献标识码：C
　　
　　1、问题的提出
　　
　　教材中实验室制备氯气实验是沿用瑞典科学家舍勒制取氯气的方法，即二氧化锰和浓盐酸共热(MnO2+4HcI(浓)→MnCl2+C12↑+2H2O)。此方法反应慢、需加热、装置复杂，如何采用更加方便、快捷、环保的方法完成该实验室制法是本文想要探讨的问题。
　　
　　2、问题的分析
　　
　　要在常温下制取氯气必然要选取强的氧化还原剂。如考虑含有氯元素以减少其他杂质产生的因素，还原剂仍以盐酸(－1价的氯)为宜，重点在盐酸浓度的讨论。氧化剂则考虑比二氧化锰氧化性更强的试剂，如高锰酸钾(+7价的锰)、氯酸钾(+5价的氯)和漂粉精(+1价的氯)，比较其反应速率、反应条件、装置与性价比等综合因素，
　　
　　3、问题的实验论证
　　
　　3.1　不同氧化剂+同浓度盐酸
　　室温20℃，取三只针筒分别加入高锰酸钾、氯酸钾、漂粉精各1克，分别加入等量(4mL)不同浓度盐酸，对比观察。为防止污染，装置考虑选取10mL针筒作为反应容器，先将固体试剂加入针筒，再通过针头吸取酸液，马上用橡皮塞塞住针孔，观察现象并计时(记录下收满一针筒气体所需的时间，见表1)。
　　结论一：KCIO3与稀盐酸几乎不反应或反应很慢，与浓盐酸反应也不理想；KMnO4反应太快太剧烈，用本装置时难于控制，除其氧化性强外，热效应也强，较强的放热使反应迅速加快，反应越发剧烈。在较小容器中难于控制。且试剂有颜色，清洗麻烦；Ca(ClO)2反应快慢适中，较为匀速，不需加热，且价格便宜，易于得到。所以Ca(ClO)2是比较理想的氧化剂。
　　3.2　漂粉精+不同浓度的盐酸
　　取漂粉精片(每片0.5克，含有效氯0.2克)各一片，分别加入50mL针筒，分别吸入等量(4mL)不同浓度的盐酸，观察并计时(见表2)。
　　结论二：浓度较低的盐酸也能与漂粉精发生反应，且速度较适中，易于观察，挥发的HCI杂质也少，对于课堂演示或学生实验是比较理想的。较低的浓度盐酸溶液还可使升温变缓。
　　
　　4、结论归纳
　　
　　原二氧化锰与浓盐酸反应的实验室制取氯气方法反应装置较复杂，污染大，杂质多，故而没有学生实验，也很少现制现配。以漂粉精和稀盐酸不加热的条件下反应制得氯气更为快速，易于掌控，也不需加热。而如果在针筒中进行，则可减少污染，也可以作为学生实验。
　　具体操作是：
　　①大量制取氯气可用漂粉精和较浓的酸为原料，在圆底烧瓶中进行反应。
　　②少量制取或学生实验则可进行针筒实验。如选用20mL注射器制取氯气时，应取1粒漂粉精片(0.5克一粒，每粒含有效氯0.2克)，再抽取约2mL、2 moI・L-1稀盐酸注入针筒内，室温大约20℃，1分30秒左右后，即可制得约5mL氯气。
　　
　　5、实验评价
　　
　　①操作简单安全，适合学生实验，便于观察。
　　②不排放毒气，环保无污染。尾气处理简单，直接用针筒吸取碱液即可。
　　③便于量的控制，药品消耗量少。可根据实验需求，通过药品的量(半片、一片、两片等)或仪器选择(10mL、20mL、50mL针筒等)较为准确地控制氯气的量。
　　④便于后续性质实验操作。直接将制得氯气由针筒注入需反应试液，即将氯气通入某溶液。
　　⑤装置简单易得，无需组装。针筒橡皮塞是每个实验室都可购得的简单装置，漂粉精片也易于购买。