江西师范大学化学化工学院(330022) 胡嘉欣 张小亮

1 问题的提出

氯气的制备及性质检验是高中学习非金属及其化合物中的重要内容,也是高中化学教学的重要演示实验之一。但是，教材上对该实验的设计存在一些问题，一是因为氯气制取采用传统的经典方法：使用浓盐酸与二氧化锰加热制取，其过程易有氯气、氯化氢气体的逸出，会对师生的身体健康造成危害；二是氯气性质检验的过程中，操作步骤和检验试剂较多，易造成实验繁琐、药品浪费。针对上述问题，有很多教师提出了改进方法，使实验更加简化、绿色、环保。如洪辉仙教师在装有NaOH溶液的表面皿中心放置矿泉水瓶盖，瓶盖里放置反应试剂，内壁贴着蘸有检验试剂试纸的漏斗倒扣在瓶盖上方，用NaOH溶液浸泡过的脱脂棉塞住漏斗下端口的这样一个改进，较好地解决了上述问题。但该实验过程中，需先用胶头滴管往瓶盖中滴加浓盐酸，再盖上倒置的漏斗，实验过程不是完全封闭的。刘玉荣等教师用保鲜膜、调色盘完成了氯气的制取与性质验证实验的一体化设计，实验材料生活化，简单易得。朱丽娜教师用一个锥形瓶与瓶内多个小型反应容器也完成了氯气的制取与多种性质检验，简化实验操作的同时减少了药品的用量。但是,该实验过程中使紫色石蕊变红试剂的不一定是反应制取的氯气，因为装置中挥发出的氯化氢气体也可能会使紫色石蕊试剂变红，因此“氯水能使紫色石蕊试剂变红”的结论推导不够严谨。笔者在上述实验的基础上进行了改进，采用“氯树”的形式来验证其化学性质，以加深学生对氯气性质的认识，实验操作简单，安全性高，绿色环保。

2 实验的改进设计与探究

2.1 仪器与试剂

(1)仪器：药匙、气球、铁架台、具支试管、导管、锥形瓶、注射器、胶头滴管、玻璃瓶、棉花、废弃树枝丫、镊子。

(2)试剂：KMnO4(2 g)、浓盐酸(10 mL)、NaOH溶液(30 mL)、紫色石蕊溶液、饱和KCl溶液、2 mol/L的NaBr溶液、FeSO4溶液(含有少量的KSCN溶液)、2 mol/L碘化钾-淀粉溶液、品红溶液、CCl4溶液，无色酚酞。

2.2 实验装置及说明

如图1所示，连接好实验装置，在具支试管的底部加入2 g KMnO4粉末、注射器中装入10 mL浓盐酸，在氯气制取装置与性质检验装置的中间放置饱和的KCl试剂，用于除去反应后夹杂在氯气中的HCl气体。由于实验室中的锥形瓶瓶口比较小，不易把蘸取了检验试剂的树枝丫放进去，换成生活中常见的瓶口大且透明的玻璃瓶，瓶盖上用钻孔器钻1个与玻璃导管直径一样大的孔，将导管连接到玻璃瓶内。玻璃瓶底加入30 mL的NaOH溶液，用于吸收尾气。如图2所示，每一根树枝丫的末端缠上棉花，棉花上分别蘸取少量的紫色石蕊溶液、2 mol/L的NaBr溶液(含有少量的CCl4溶液)、FeSO4溶液(含有少量的KSCN溶液)、碘化钾-淀粉溶液、品红溶液。把枝干固定在橡胶塞上，再放进玻璃瓶中，反应结束后，用NaOH溶液处理剩余的氯气。

2.3 实验现象分析

连接好实验装置后，先检查装置的气密性，然后向具支试管中注射浓盐酸，气球慢慢鼓起来，2 min左右可以看见有淡黄色的气体生成，在玻璃瓶中①号蘸有FeSO4溶液(含少量KSCN溶液)的棉花变血红色，②号蘸有碘化钾-淀粉溶液的棉花变蓝，③号蘸有NaBr溶液(含少量CCl4溶液)的棉花变黄，④号蘸有紫色石蕊溶液的棉花变红，⑤号蘸有品红溶液的棉花褪色，⑥号红色的干棉花无明显现象。

(1)装置内有淡黄色气体生成,说明KMnO4与浓盐酸反应生成了氯气。

(2)①、②、③号棉花的变色，说明氯气具有氧化性，①号棉花说明Cl2把Fe2+氧化成了Fe3+，Fe3+与KSCN试剂显色变红；②号棉花说明Cl2把I-氧化成了I2，I2遇淀粉变蓝；③号棉花说明Cl2把Br-氧化成了Br2变橙黄色。

(3)④号蘸有紫色石蕊溶液的棉花变红、与NaOH溶液中变红的酚酞褪色，说明氯气溶于水显酸性。

(4)⑤号棉花褪色、⑥号棉花无明显现象，说明氯水中的HClO具有漂白性。根据现象与已有知识推断，干燥的Cl2、H2O和盐酸都没有漂白性，从而得出是氯水中HClO具有漂白性。

3 实验改进的优点

(1)可操作性：实验操作简单、安全、药品用量少、实验过程基本没有氯气的泄露，有利于让学生动手操作，感受实验的过程。

(2)趣味性：通过氯气性质的检验呈现出一颗“氯树”，树枝丫上不同颜色给予学生较强的视觉效果，增加实验的趣味性。

(3)科学性：通过饱和氯化钾除去浓盐酸挥发的氯化氢的干扰，使“氯水能使紫色石蕊试剂变红”的推导具有科学性。

(4)可利用性：实验装置可用于其他有毒有害气体的制取与性质检验，如SO2、H2S，装置反复利用，符合绿色化学的理念。