湖北省赤壁市第一中学(437300) 胡岚莉

1 问题的提出

氯气是典型的非金属单质，氯气的制备与性质实验是高中阶段重要的气体实验之一，做好此实验可为非金属性质的学习奠定基础，完善学生实验室制取气体及检验气体性质的思路和方法。在人教版教材中给出的氯气制备与性质实验是分开进行的，装置复杂，安装繁琐，不好操作，所需药品用量大，而且由于氯气是有毒气体，在制备和储存过程中容易泄漏污染空气，危害师生的身体健康，所以在讲授氯气的性质时，个别教师往往采用直接口述实验现象，或者播放实验视频的方式进行教学，导致学生对氯气性质的直观感受不强，对实验理解不够透彻。在2017版新课标中建议尽可能多地为学生提供动手做实验的机会，鼓励实验的绿色化设计，开展微型实验。

通过查阅知网数据库中氯气的制备与性质实验，有如下几种代表性的改进实验：①采用输液袋、注射器等将氯气先收集起来，再进行氯气的性质检验实验，在实验中尽可能地防止氯气的泄漏，但实验时仍将氯气的制备和性质实验分开进行，实验仪器过多且操作繁琐，所需氯气的用量也较大；②设计了氯气的制备与性质一体化实验，但是装置搭建复杂，且需要用到非常规仪器，实验室难以配备齐全；③设计了氯气的制备与性质一体化微型实验，但没有对制备出的氯气中含有的杂质气体进行处理，科学性不严谨。针对以上问题，根据高效环保、便捷安全、现象明显等特点，笔者对该实验进行了如下改进。

2 实验再改进

2.1 实验原理

氯气的制备：2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。

氯气的氧化性：Cl2+2KI=2KCl+I2。

氯气的尾气吸收：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。

2.2 实验用品

圆底烧瓶1个、双球干燥管1个、玻璃管1支、注射器(20 mL)2支、气球1个、棉花适量、细塑料管1根、橡胶塞2个、高锰酸钾固体、浓盐酸、饱和食盐水、无水氯化钙、蓝色石蕊试纸、淀粉-碘化钾试纸、红色纸条、蒸馏水等。

2.3 实验装置及制作要点

如图1所示，圆底烧瓶上方连接1个双球干燥管，连接处的橡胶塞打孔时偏向一侧，方便注射器的针头插入；双球干燥管下球中放浸有饱和食盐水的棉花，上球放无水氯化钙颗粒；双球干燥管上方接空心玻璃管，玻璃管上套1个气球；将塑料管剪开，套在玻璃管上，夹住湿润的蓝色石蕊试纸、湿润的淀粉-碘化钾试纸、湿润的红色纸条、干燥的红色纸条。

图1 氯气的制备与性质实验装置图

2.4 实验步骤

(1)按图1组装好实验仪器，检查装置气密性。

(2)在圆底烧瓶中加入约2 g高锰酸钾固体。

(3)用塑料管将湿润的蓝色石蕊试纸、湿润的淀粉-碘化钾试纸、湿润的红色纸条、干燥的红色纸条依次夹在玻璃管上。

(4)在套有橡胶塞的双球干燥管的下球塞适量棉花，用胶头滴管向棉花上滴加饱和氯化钠溶液，在双球干燥管的上球先垫一层棉花，再加入无水氯化钙颗粒。

(5)连接好圆底烧瓶、双球干燥管与玻璃管。

(6)一支注射器吸取10 mL浓盐酸，另一支注射器吸取20 mL浓氢氧化钠溶液，将两支注射器插入连接圆底烧瓶与双球干燥管的橡胶塞中，确保针尖已穿过橡胶塞。

(7)将浓盐酸推入圆底烧瓶中，观察现象。

(8)实验结束后，将氢氧化钠溶液推入装置中吸收氯气。

2.5 实验现象与结论

将浓盐酸推进圆底烧瓶后，浓盐酸迅速与高锰酸钾固体反应，发出“滋滋”声，产生黄绿色气体。如图2所示，湿润的淀粉-碘化钾试纸先变蓝后褪色，说明氯气具有氧化性，可以将碘化钾氧化成碘单质，淀粉遇碘变蓝，而后氯气又进一步氧化碘单质，碘单质消失后试纸褪色。湿润的红色纸条褪成了淡红色，而干燥红色纸条几乎没有变化，说明干燥氯气没有漂白性，而氯气溶于水后的水溶液具有漂白性。湿润的蓝色石蕊试纸微微变红后褪色，说明氯气的水溶液呈酸性，使得蓝色石蕊试纸变红，而后试纸被漂白。向装置内注入氢氧化钠溶液后，黄绿色逐渐消失。

图2 实验前后试纸颜色变化

3 实验改进特点

(1)一体化：改进实验将氯气的制备与性质检验融合在一起进行，实现了实验一体化，节省了实验时间，方便课堂教学。

(2)微型化：改进实验装置较常规实验装置更简单，组装方便。

(3)综合性：能同时检验氯气及其水溶液氧化性、漂白性、酸性，实验综合性强，省时省力，能有效提高课堂效率。

(4)节约性：改进实验微型化设计，所需氯气较少，实验药品的用量大大减少。

(5)灵活性：实验中的试纸可以更换成蘸有溴化钠溶液的试纸等，也可进行其他实验，具有灵活性。

(6)无污染：整个实验在密闭装置中进行，实验过程中氯气不会溢出，且用氢氧化钠溶液进行了尾气处理，对环境无污染。