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选择生活素材巧做氯气实验

范文

葛蕊干

摘要：氯氣的制备和性质实验是高中化学课程中的重要部分。然而，氯气的毒性和危害是学生亲自进行氯气制备和性质实验的最大障碍。教学中选择生活常见的素材进行实验，同时根据氯气的发现和应用化学史，开发出一套适合氯气研究的实验装置，大大降低了氯气的危害程度。该装置取材方便，现象明显，安全环保，适合学生亲自研究。

关键词：氯气;生活素材;化学史;实验

文章编号：1008-0546（ 2019） 07-0096-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.07.030

《普通高中化学课程标准（实验）》提出“化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，帮助学生理解和掌握化学知识与技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观[1]”。教学实践表明，在化学教学中可以多方面多角度引入实验教学，常见方法有：一可以借鉴化学实验史，通过重现化学的某一段发展史，来帮助学生认识实验在学科发展中的重要作用;二可以让学生进行自主实验探究，尤其在教学重难点处，通过学生自主探究可以学习知识、深化认识;三还可以联系与化学相关的社会实际问题，引导学生通过化学实验，尝试解决这些实际问题。真实的问题情境会让学生的研究欲望更强烈，实验过程既能够解决一些问题，还可以服务于教学。

应该说，在化学教学实践中，广大中学教师一直很关注实验教学的研究，特别是在对某些有毒气体的教学中（氯气、一氧化氮、二氧化氮等），希望能开发出在实验装置、实验条件等方面都适合中学生亲自操作的装置。虽然，氯气的制备及其化学性质实验使用教材实验就可以很好地进行演示，但是教材中氯气的实验室制备装置比较庞大，氯气的性质实验密闭性不好，都不利于学生亲自操作。笔者经过思考和实践，选择生活中的常见物品，结合氯气的发现和应用化学史，开发出一套实验装置，该装置取材方便，实验现象明显，密闭性良好，适合学生亲自研究。因此，笔者认为该套装置极具推广价值。

一、实验用品

仪器：两个空矿泉水瓶标号分别为1、2（有盖子）;一个矿泉水瓶盖;一个长条红纸;两个50mL针筒;酒精灯。

药品：威猛先生洁厕灵（约含5%盐酸）;“84消毒液”（约含5%次氯酸钠）;下端卷成螺旋状的铜丝;一瓶收集在矿泉水瓶2中的干燥氯气;10%氢氧化钠。

二、实验装置

如图1-5所示。

三、实验步骤

1.化学史话l：1774年，由于冶金工业的需要，瑞士著名化学家舍勒（ Carl Wilhelm Scheele）开始致力于研究软锰矿（主要成分是Mn02）。舍勒在研究过程中惊奇地发现，当Mn02和浓盐酸混合加热时，很快就产生了一种黄绿色的气体。但是受当时研究条件和理论的影响，舍勒并不认为自己发现了一种新物质，由于这种气体是从盐酸中产生的，舍勒把它命名为“脱燃素盐酸”。

学生实验1：如图1，向一个空的矿泉水瓶l中加入适量的洁厕灵（威猛先生，蓝色），将其尽量捏扁，然后向其中加入适量84消毒液，及时拧紧瓶盖观察实验现象。

设计意图：历史上，氯气的发现是比较偶然的，生活中如果操作不当，也有可能会偶然遇到氯气。通过学生实验1，可以清楚地看到氯气的产生过程和氯气的颜色，稍稍拧开一点瓶盖，还可以闻到氯气的气味。

学生实验2：拿出刚才的矿泉水瓶1，里面有现场制备的氯气。如图2，拿出一根铜丝，上端戳过另一个矿泉水瓶的盖子，下端卷成螺旋状，在酒精灯上烧成红热，迅速换掉原来的瓶盖。明显看到矿泉水瓶中产生棕黄色的烟，反应结束后摇晃瓶子，溶液变成蓝色。

设计意图：苏教版必修1中的氯气和铁丝、铜丝的反应都是在集气瓶中完成的，不够安全环保。通过学生实验2，在密封环境下完成该实验，现象非常明显，实验重现率很高，而且，该实验可以把刚才产生的氯气反应完，避免向环境中排放。

2.化学史话2：1784年，化学家贝托莱（Berthollet，ClaudeLouis，Comte）担任政府染料厂的主管，当时染料厂的传统漂白办法是暴晒，生产效率比较低。当贝托莱听说舍勒发现一种新的气体，它的水溶液能使花朵、纸张等有色物质褪色，就积极着手对其进行研究。1785年贝托莱发现了该气体的漂白作用，而且贝托莱发现真正具有漂白作用的物质不是这种纯净的气体，而是它的水溶液。

学生实验3：如图3，课前收集好一瓶干燥的氯气（空的矿泉水瓶2），剪一条红纸，拧紧瓶盖。观察有无褪色现象。如图4，用一根带针头的针筒（50mL），从瓶盖上向其中直接注射20mL蒸馏水，发现水流到的地方，红纸褪色了。

设计意图：干燥的氯气没有漂白作用，不能使红纸褪色，但是针管注入水的红纸的部分就能褪色，说明了次氯酸的漂白作用而不是氯气的漂白作用，学生视觉对比强烈。

3.化学史话3：贝托莱提出把漂白作用应用于生产。最初使用氯水来进行染料漂白，但是由于该溶液会释放出氯气，因此，他改成用氯气的碱溶液，这种溶液就被称之为“贝托莱水”。1789年，英国化学家台奈特（ Smithson Tennant）通过研究.用石灰乳代替氢氧化钾，制备出漂白粉。漂白粉便宜而又有效，进一步降低漂白成本。1810年，英国化学家戴维（ H.Davy）详细研究了这种黄绿色气体的性质之后确认：这种气体是由一种元素组成的，他将其命名为“氯气”。

学生实验4：如图5，拿出刚才使用过的矿泉水瓶2，再用一根带针头的针筒向其中注入较浓氢氧化钠，发现瓶子继续变瘪，说明氢氧化钠可以与氯气反应。

设计意图：学生实验3和4都是通过针筒注射的方式进行实验，解决了密封性的问题，这种方法也可以推广到其他有毒气体实验中。另外，通过氢氧化钠与氯气的反应，将本节课用到的氯气都处理掉，绿色环保。

四、注意事项

洁厕灵和“84消毒液”有一定的腐蚀性，取用时需小心;氯气是有毒气体，尽量少吸人。建议本实验在通风橱内完成。

五、结论与讨论

1.苏教版必修1中，实验室制备氯气是使用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，生成的氯气通过排空气法收集，用氢氧化钠溶液吸收尾气，实验装置比较庞大。笔者设计的氯气系列实验，制备氯气不需要加热，实验原理是：pH<4时，次氯酸盐和盐酸（这里用“84消毒液”和洁厕灵代替）生成氯气：ClO-+C1+2H+=Cl2↑+H20。

2.教材中的氯气的性质实验在集气瓶中和试管中进行，密闭性不好，不利于学生亲自操作。笔者设计的氯气系列实验中，在矿泉水瓶中完成了氯气的性质实验，密闭性良好。同时产生的氯气可以在本系列实验中反应完，体现了绿色化学的思想。

3.本系列实验中制备得到的氯气还可以用来做与其他金属反应的性质实验，将金属加热到红热，插入其中并密封，现象非常明显，可以根据需要选择实验方案。

总之，本系列实验选择了生活中的素材做反应装置和反应药品，进行氯气的制备和性质研究，学生反馈非常好，它的最大优点是反应装置的密封性。以往老师上课带大量的装置进教室，处理不当氯气会大量弥漫，结果导致学生对某些化学实验的恐惧，正由于这样的担心，很多老师不会让学生亲自动手做氯气的实验，甚至不进行演示实验。现在有了这套装置，不但操作简单，取材容易，现象明显，而且所有的氯气全部使用完，大大降低了氯气对实验室的污染程度。此外，该装置透明，教师也可以选择做演示实验进行投屏，增强实验效果[2]。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2010：19

[2]刘强，王磊，张小平.适合学生探究氯气性质的微型实验装置[J].化学教育，2004（5）：54-56

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