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标题	氢气在氯气中燃烧实验的新设计
范文	王建芬+齐俊林 摘要：针对现行高中化学教材中“氢气在氯气中燃烧”实验的不尽如人意之处（如实验装置较复杂，需有两个制气系统；实验过程生成的氯化氢气体及未燃烧的氯气难免外逸，会严重污染室内空气），对该实验作了改进设计。利用直口三颈瓶、干燥管和一次性注射器等仪器，设计了在一体化全封闭实验装置中，进行氢气在氯气中燃烧的实验方法。结果表明，实验现象和效果俱佳，且克服了教材实验方法的不足。 关键词：氢气在氯气中燃烧；一体化封闭装置；实验改进 文章编号：1005–6629（2015）9–0052–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 1 问题提出 现行高中化学教材[1]中“氢气在氯气中燃烧”实验（如图1所示）是一个传统的经典实验。教材中的实验方法尽管现象明显，但却存在诸多不尽如人意的地方，其一，在向集气瓶内收集氯气时，需要一个复杂的氯气制备系统（如图2所示），在氯气制备过程中，氯气容易泄漏，造成室内空气污染；其二，燃烧的氢气通常也需要一个专门制备装置（如图3所示）来提供；其三，氢气在氯气中燃烧时瓶内的氯气及其燃烧时生成的氯化氢气体容易从集气瓶口外逸，污染室内空气。由于以上原因，致使绝大多数教师嫌麻烦、怕污染，不愿做该实验，在教学中只是纸上谈兵，采取讲解实验的方法来进行课堂教学，违反教学原则和教学规律，致使学生对该部分知识缺乏感性认识，不利于学生对知识的理解、记忆和掌握。为此，有些化学教师对该实验进行了大胆改进，但收效甚微，改进后的实验仍然存在着这样或那样的问题：有的没有从根本上解决污染问题[2]（如图4所示）；有的没有摆脱繁琐的氯气、氢气制备系统[3]，整个装置及实验过程较为复杂（如图5所示）；还有的实验装置难以加工（如试管上打孔），实验可见度低，不便于学生观察[4]（如图6所示）。针对上述情况，笔者利用直口三颈瓶、干燥管和一次性注射器等仪器，设计了“氢气在氯气中燃烧的一体化全封闭实验装置”，克服了教材及其有关改进实验中的不足，深受广大师生的欢迎。 2 实验原理 3 实验用品 直口厚壁三颈瓶（5000/24，40，24）1个、一次性注射器（20mL）1支、单球干燥管1支、2号单孔橡胶塞1个、玻璃尖嘴（5cm）1支、4号橡胶塞2个（其中一个单孔橡胶塞）、6号橡胶塞1个、试管（1.5×10cm）1支、30cm粗铜丝1根、火柴1盒、铁夹、十字夹、铁架台各1个、脱脂棉若干 高锰酸钾晶体、锌粒、稀硫酸、浓盐酸、碱石灰、蒸馏水 4 仪器加工 取1根30cm的粗铜丝，用铁钳制成一个试管挂架，挂架的上端穿过一个6号橡胶塞（如图7所示）。 6 实验方法及其现象6.1 在空气中点燃氢气 取1支小试管（1.5×10cm），加入3g左右的锌粒后，注入4mL左右的稀硫酸；在试管口堵上少量的脱脂棉，塞上带有玻璃尖嘴的橡胶塞，检验氢气的纯度后，用火柴点燃氢气，可观察到氢气燃烧（2H2+O2 点燃=2H2O），并发出淡蓝色火焰（如图9所示）；将点燃氢气的试管小心地放在试管挂架上（如图10所示）。 6.2 将燃烧的氢气放入三颈瓶内 将挂有试管的试管挂架放入三颈瓶内，并将挂架上的橡胶塞紧紧塞在三颈瓶的瓶口，此时可观察到氢气在三颈瓶内继续燃烧，仍然发出淡蓝色火焰。 6.3 向三颈瓶注入浓盐酸 7 几点说明 7.1 三颈瓶的来源 若实验室没有直口厚壁三颈瓶，可到玻璃仪器商店购买，其中5000/24，40，24；3000/24，29，24；2000/24，29，24；1000/24，24，24等各种型号市场有售。 7.2 容器大的原因 三颈瓶的体积越大，瓶内的空气越充足，与氯气反应之前氢气燃烧的火焰越不容易熄灭，从而保证实验的顺利进行。 7.3 迅速加酸的目的 向三颈瓶内注入浓盐酸要迅速，以防三颈瓶内的氧气耗尽，造成氢气燃烧的火焰熄灭，使实验失败。 7.4 吸收废气的原理 碱石灰用来吸收氯气、氯化氢气体及其盐酸的酸雾，其反应分别为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+ H2O、NaOH+HCl=NaCl+H2O。 7.5 脱脂棉的作用 试管口的脱脂棉可以起到缓冲氢气流的作用，使氢气更加平稳地燃烧。 8 实验优点 8.1 装置简单 实验装置中只用了三颈瓶、干燥管、一次性注射器、试管和玻璃尖嘴等就完全可以代替常规实验方法的氢气、氯气制取以及氢气在氯气中燃烧等诸多装置，充分体现了设计实验的简易性原则。 8.2 构思巧妙 将三颈瓶、干燥管、一次性注射器、试管和玻璃尖嘴等材料结合到了一起，完成了氢气、氯气制取以及氢气在氯气中燃烧的一体化设计，解决了原实验方法各实验装置安装的繁琐问题，充分体现了创新理念。 8.3 操作方便 由于制取氢气、点燃氢气简单易行，制取氯气只需向三颈瓶内注入浓盐酸即可生成氯气，使实验操作简单、方便。 8.4 避免污染 现行化学教材中传统的实验方法在制取氯气、氢气在氯气中燃烧等都不可避免地使氯气、氯化氢气体外逸，造成不同程度的空气污染，影响师生健康。改进后的装置，由于氢气、氯气的制备以及氢气在氯气中燃烧，都在同一个封闭的三颈瓶内进行，很好地解决了污染问题，充分体现了实验的绿色化原则，潜移默化地培养了学生的环保意识。 装置制成以后可以长期保存在实验室，随用随取。既可用于教师演示实验，又可用于学生分组实验。 8.5 培养创新 通过对实验装置的设计与实验的实施可以使学生充分体会到与传统实验方法的不同，通过对比找出改进后实验装置的优点以及传统方法的缺点，从而调动学生创新的能动性，培养学生的创新精神，为社会培养创新型人才夯实基础。 参考文献： [1]人民教育出版社化学室编著.全日制普通高级中学教科书（必修）·化学（第一册）[M].北京：人民教育出版社，2003：65. [2]王伟有.氢气在氯气中燃烧实验改进[J].化学教学，2003，（5）：6. [3]刘洪运.氢气在氯气中燃烧实验的改进[J].教学仪器与实验，2006，（10）：44～45. [4]唐旭梅，鲍正荣，黄治香，张娟.氢气在氯气中燃烧实验绿色改进[J].科技信息，2010，（32）：119.
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