氯气制备及其性质实验的改进

ｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００４－２７５Ｘ２０２００６０７７

氯气制备及其性质实验的改进

李　芸１，刘　梅３，顾运琼２，屈干萍１

（１玉林师范学院化学与食品科学学院，广西　玉林　５３７０００；

２南宁师范大学环境与生命科学学院，广西　南宁　５３０００１，

３仁怀市第五中学高中化学，贵州　仁怀　５６４５００）

摘　要：针对人教版高中化学必修一新教材中，对氯气的制备及其系列性质的实验进行了探究与改进，设计了

一种操作简单、实验现象明显、安全性强且绿色环保的实验方法，使实验效果更具有说服力，有效提高学生学习化

学的兴趣与热情，同时也培养学生的创新思维能力。

关键词：氯气制备；性质；实验改进

中图分类号：ＴＱ４２７２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－２７５Ｘ（２０２０）０６－１９０－０２

ＴｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＣｈｌｏｒｉｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｙ

ＬｉＹｕｎ１，ＬｉｕＭｅｉ３，ＧｕＹｕｎｑｉｏｎｇ２，ＱｕＧａｎｐｉｎｇ１

（１ＹｕｌｉｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，　Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｙｕｌｉｎ５３７０００；

２ＮａｎｎｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｃｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，　Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｎａｎｎｉｎｇ　５３０００１；

３ＲｅｎｈｕａｉＦｉｆｔｈＭｉｄｄｌｅＳｃｈｏｏｌ，ＨｉｇｈＳｃｈｏｏｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，　ＧｕｉｚｈｏｕＲｅｎｈｕａｉ　５６４５００）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈｌｏｒｉｎｅｇａｓａｎｄｉｔｓｓｅｒｉｅｓｏｆｐｒｏｐｅｒｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｉｍ

ｐｒｏｖｅｄｂａｓｅｏｎｃｈｅｍｉｓｔｒｙｔｅｘｔｂｏｏｋｆｏｒｓｅｎｉｏｒｈｉｇｈｓｃｈｏｏｌＴｏｍａｋｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｆｆｅｃｔｍｏｒｅｃｏｎｖｉｎｃｉｎｇ，ｗｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｅｘ

ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｉｍｐｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｏｂｖｉｏｕｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｓｔｒｏｎｇｓａｆｅｔｙａｎｄｇｒｅｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

Ｉｔｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｉｎｔｅｒｅｓｔａｎｄｅｎｔｈｕｓｉａｓｍｉｎｌｅａｒｎｉｎｇｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｃｕｌｔｉｖａｔｅｔｈｅｉｒｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ

ｔｈｉｎｋｉｎｇａｂｉｌｉｔｙ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈｌｏｒｉｎｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｐｅｒｔｙ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ

有关氯气的制备和性质是高中化学中的经典实

验之一，也是学习非金属性质的重要内容，但是在

学习过程中，关于氯气的漂白性、氧化性和还原性

等性质的实验是通过氯水的性质实验体现出来，学

生没有直观的观察到氯气性质的实验现象，氯气收

集所使用的集气装置易泄露污染空气，且制备大量

的氯气不仅对师生的健康造成伤害，还对环境造成

污染。所以，在讲授这部分内容时，很多老师可能

直接放弃演示实验，改成口述实验或视频实验，导

致学生对实验理解不透彻，教学效果大打折扣。因

此，设计简洁易操作、现象明显、高效环保的氯气

性质实验非常有必要。通过查阅文献资料［１－５］，发

现氯气的创新实验装置主要有以下三种（如图１所

示）。

通过对比分析这些装置的特点，发现它们虽然

能够把氯气的性质集中在一个装置中完成，并且具

有环保、易操作、现象明显等优点，但是这些实验

如果作为演示实验，学生不易观察，知识点太多，

跟课堂教学进度脱节等缺陷。为增强本实验的可操

作性和可观察性，本文对该实验装置进行了改进，

通过巧妙设计后的实验装置，更适合课堂演示，更

能有效地把知识点相互结合，层层推进，显著提高

教学质量。图１　文献中创新装置

１　实验原理

１）氯气的制备２ＫＭｎＯ４＋１６ＨＣｌ（浓）＝２ＫＣｌ＋

２ＭｎＣｌ２＋５Ｃｌ２↑＋８Ｈ２Ｏ

２）氯气与金属单质反应Ｃｌ２＋Ｆｅ＝ＦｅＣｌ３；Ｃｌ２＋

Ｃｕ＝ＣｕＣｌ２ ３）氯气的氧化性Ｃｌ２＋ＫＩ＝２ＫＣｌ＋Ｉ２ ４）氯水的制备Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ＝ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ

５）氯气尾气的吸收Ｃｌ２＋ＮａＯＨ＝ＮａＣｌ＋ＮａＣｌＯ

＋Ｈ２Ｏ

—０９１—２０２０年６月

第４７卷第６期 云南化工

ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｎ２０２０

Ｖｏｌ４７，Ｎｏ６２　实验改进装置

改进后的实验装置如图２。

改进后的实验装置见图２

。

图２　实验改进装置

３　实验仪器

大试管、输液袋、具支Ｕ形管、橡胶管、注射

器、球形分液漏斗、铁架台及固定夹、橡胶塞、止

水夹、玻璃棒、酒精灯、小烧杯。

４　实验药品

浓盐酸、高锰酸钾固体、ｐＨ试纸、淀粉碘化

钾试纸、无水氯化钙固体、氢氧化钠溶液、打磨光

亮的细铁丝和铜丝、蒸馏水。

５　实验步骤及现象

１）制备和收集氯气。按照图２中ａ装置组装好

实验仪器并检查装置的气密性。利用注射器往外抽

气，形成液柱检查气密性，如液柱高度不变，说明

气密性良好。制备氯气之前，先用注射器把输液袋

抽真空，然后加入一定量高锰酸钾和浓盐酸，缓慢

滴入浓盐酸，待瓶中充满黄绿色气体，连接好输液

袋，开始收集氯气，直至输液袋鼓起并收集满，停

止反应。

２）氯气与铜丝或铁丝的燃烧反应。在试管底部

加入打磨光亮的细铜丝或铁丝，按图２中ｂ图连接

好装置，用酒精灯加热，观察铜丝或铁丝在氯气中

燃烧的现象。加热铜丝，铜丝红热后，通入氯气，

产生大量黄色的烟，待装置冷却至室温后往试管中

加入少量水，黄色的烟溶于水，溶液呈蓝色。把铜

丝换成铁丝，重复操作，实验现象同样明显。这个

实验说明氯气能跟金属单质发生剧烈的燃烧反应，

是一种化学性质比较活泼的非金属单质。

３）验证氯气的氧化性和漂白性。把无水氯化钙

填充入Ｕ形管中，用细铁丝分别勾住湿润的ｐＨ试

纸和干燥的ｐＨ试纸最后将产生多余的气体通入到氢氧化钠溶液中进行尾气处理，防止污染空气。如

图２中ｃ图连接好装置。轻轻挤压输液袋，使氯气

开始充满试管至Ｕ形管中，注意观察湿润的ｐＨ试

纸和干燥的ｐＨ试纸的颜色变化。在实验中可以观

察到，湿润的ｐＨ试纸先变成红色后褪色（说明氯气

与水反应生成的物质显酸性且具有漂白性），而干

燥的ｐＨ试纸没有明显变化。在本实验中，也可以

把ｐＨ试纸换成淀粉碘化钾试纸，再重复做一次，

观察淀粉碘化钾试纸的颜色变化。可以观察到，湿

润的淀粉碘化钾试纸先由白色变蓝色后褪色（说明

氯气具有氧化性和漂白性），而干燥的淀粉碘化钾

试纸没有明显变化。通过实验现象，进一步探究实

验原理，并巩固对教材中氧化还原反应等理论知识

的学习。同时，注重尾气被氢氧化钠溶液吸收，培

养了学生环保理念和绿色化学思想。

４）制备氯水和漂白液。完成２、３步骤后，用

注射器抽取２０ｍＬ蒸馏水注入输液袋中，有少量氯

气溶解在蒸馏水中，用注射器抽出氯水，再注入１０

ｍＬ氢氧化钠溶液，将该溶液与注入蒸馏水的对比，

分析变化的原因。制取的氯水和漂白液可以继续做

后续的探究实验，充分利用了制备的氯气，没有造

成污染。通过这个实验，再次说明了“性质决定用

途”的化学思想以及化学源自生活并服务于生活的

理念，学以致用，有效提高学生对化学的学习兴趣

与热情。

６　实验改进说明

本实验的改进优点：装置简单，现象明显，易

于观察，输液袋密封性强，防止氯气污染，只需收

集满一个输液袋的氯气，就可以充分利用制备的氯

气，逐一对氯气的性质（氧化性、漂白性等）进行探

究，并能观察到明显的现象，在展现氯气的性质同

时用氢氧化钠进行尾气处理，有效减小氯气对身体

的伤害和环境的污染，充分体现了经济环保的绿色化

学理念。改进后的实验更适合课堂演示，更能有效地

把知识点相互结合，层层推进，显著提高教学质量。

参考文献：

［１］黄开煌氯气的制取与性质实验一体装置的设计［Ｊ］，教学仪器与实验，２０１５，３１（３）：４２－４３［２］江菊琼氯气的制取及其性质实验的改进［Ｊ］．科教文汇，２０１３，２３４：１４８－１４９［３］周晓丽，衷明华氯气制备与性质实验改进与创新［Ｊ］课程教育研究，２０１６，１８，５８－５８［４］黄󰀦荣，王发应氯气性质实验的改进［Ｊ］中国教育技术装备，２０１６，０１：１３８－１３９［５］蓝宏辉，衷明华氯气漂白性质实验的改进［Ｊ］中学教学参考，２０１３，１７６：９０－９０收稿日期：２０２０－０５－０５基金项目：玉林师范学院校级教学改革工程项目（１５ＸＪＪＧ４８）；玉林师范学院２０１７年教师教育能力发展研究专项课题立项项目（１７ＪＳＪＹＹＢ１２）；玉林师范学院大学生创新创业训练计划项目（２０１７１０６０６０７９）通讯作者：顾运琼（１９８４－），女，讲师，硕士，主要从事无机化学及实验方面的教学研究。

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