氯气的制取与性质实验

金坛区第四中学 周余安 凌文俊

一、实验目的

常温下氯气是有刺激性气味、有毒的气体。现行的高中化学教材里关于氯气的制取和性质实验是分开来进行。在这两个过程中存在仪器繁杂、操作麻烦、氯气的制取和使用量大、氯气容易泄露等缺陷，从而对室内空气造成污染，损害师生的身心健康。为了解决这些问题，我们设计了这一套装置，即把氯气的制取和性质实验都在同一密闭装置系统中进行。

二、实验原理

1、Cl₂的生成：KClO₃ + 6HCl(浓) ＝ 3 Cl₂ ↑ + KCl + 3H₂O

2、氯水的酸性：Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

HCl ＝ H ⁺ + Cl^_

HClO ⇌ H⁺ + ClO^-

3、Cl₂的氧化性：Cl₂ + 2I^- ＝ I₂ + 2Cl^-

4、氯水的漂白性：Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

5、氯气与金属反应：3Cl₂ + 2Fe ＝ 2FeCl₃

6、氯气与碱反应：Cl₂ + 2OH^- ＝ Cl^-+ ClO^- + H₂O

三、实验器材

仪器：胶头滴管、橡胶塞、矿泉水瓶自制球缺形罩、培养皿（半片）、矿泉水瓶瓶盖

药品：红纸、PH试纸、淀粉KI试纸、Fe粉、KClO₃固体、KSCN溶液、饱和NaCl溶液、浓盐酸、NaOH溶液

四、装置图

所设计的实验装置由胶头滴管、橡胶塞、矿泉水瓶自制球缺形罩、培养皿（半片）、矿泉水瓶瓶盖组成。其中，胶头滴管插入橡胶塞中；橡胶塞塞于自制球缺形罩的开口；培养皿内放置矿泉水瓶瓶盖；当球缺形罩罩在培养皿之上时，胶头滴管出口悬于中间的瓶盖（盛放氯酸钾）之上，这样就组成了一套氯气的制取和性质实验的密闭系统装置。如图所示。

五、实验步骤

1、在瓶盖里放置反应物。中间的黄色瓶盖里加入一小勺KClO₃固体，周边白色的瓶盖里分别放入： = 1 \* GB3 ①湿润的红纸、 = 2 \* GB3 ②湿润的PH试纸、 = 3 \* GB3 ③湿润的淀粉KI试纸、 = 4 \* GB3 ④Fe粉，滴加一滴KSCN溶液。

2、在培养皿里加入适量的饱和NaCl溶液（达到液封的目的）。

3、用胶头滴管吸取2mL的浓盐酸，并用滤纸吸干滴管外的酸液，把橡胶塞塞于自制球缺形罩的开口，最后把球缺形罩罩在培养皿之上。

4、挤压胶头滴管，浓盐酸滴入KClO₃固体中，两者反应。

5、在培养皿里加入适量的NaOH溶液。

六、实验总结

1、实验效果明显。氯酸钾和浓盐酸反应生成的黄绿色的氯气首先充满球缺形罩，接着可以看到：

（1）湿润的红纸褪色。

（2）橙黄色的PH试纸先变红后褪色。

（3）白色的淀粉KI试纸先变蓝后褪色。

（4）黑色的Fe粉混合物变红。红纸、PH试纸、淀粉KI试纸、铁粉混合物分别变颜色。

2、实验所产生的尾气直接被氢氧化钠溶液吸收，现场没有闻到刺激性气味，证明周围空气没有被污染，达到环保的目的。

七、创新要点

在现行高中化学教材里介绍氯气的制取和性质实验的基础上，把氯气的制取和性质实验整合在同一密闭系统中进行，从而取得器材简单化、实验微型化、一体化、尾气无害化的良好效果。此装置可以十分安全地用于学生探索性实验。

1、器材简单化：氯气的制取和性质实验只用一套简易装置即可完成，装置仅由1支胶头滴管、1个橡胶塞、1个球缺形罩（用矿泉水上部自制）、半片培养皿和5个矿泉水瓶瓶盖组成。

2、实验微型化：只用一小勺的氯酸钾和2mL的浓盐酸反应，不需要加热就能产生足够的氯气，顺利完成氯气的制取和性质的一系列实验。

3、尾气无害化：所有实验都在同一密闭系统中进行，产生的尾气被氢氧化钠溶液吸收，进行无害化处理，达到了环保化。

八、实际应用

本设计装置的应用，可以一次性完成氯气的制取和性质，几乎没有氯气的泄露，可以在教学中做演示实验，也可以用于学生探究性实验，充分说明该装置具备实用性和安全性。