中学化学实验室制氯气方法的改进.docx

第 第 PAGE # 页 中学化学实验室制氯气方法的改进 ：制氯气的传统方法存在着诸如杂质干扰大、浪费酸等 缺点。本文介绍了以 NaClO（aq）、H2SO4（稀）；漂粉精片、 稀 HCl 等为材料寻找制氯气新方法的实验过程，最终推出了 一项制氯气的新方法，并对其与传统方法相比所具有的诸如 杂质少、可定量等绝对性优势作了详细阐述。 ：制氯气；新方法；实验过程 1. 问题的提出 氯气的制取是中学化学实验室必做的实验。按照传统的方 法，一般采用浓盐酸与 MnO减KMnO祺热来制备氯气。该 反应原理，即 MnO2+4HCl浓）Cl2+MnCl2+H2诚 2KMnO4+16HCl （浓）5Cl2+3KCl+2MnCl2+8H2O为舍勒最初发现氯气时的理 论依据，已有数百年的历史。但是这种方法制得的氯气不经 过洗气就会含有较多氯化氢气体；并且由于要求浓盐酸的浓 度在 10mol/L 以上，故其利用率就大大降低；其他还有诸如 生成的氯气无法定量、实验装置比较繁琐等缺点。 随着科学的不断发展，整个世界也始终在经历一个简便取代 繁琐的优化过程。为了克服传统制氯实验的缺点，以另一种 更好的方法取代它， 本人选择了这一课题， 并对照传统实验， 提出了以下几点新实验应该具有的优点： 1）制取氯气的同时不能或仅有极少量的杂质气体生成； 2）药品的利用率要高； 3）要能够定量制取氯气； 4）实验装置要尽可能简便。 为了达到以上的目的，本人进行了一系列实验。 2．实验方案的设计和实施及结果分析 实验 I 1）原理： NaClO+NaCl+H2SO4Cl2+Na2SO4+H2O 2）实验器材 a.实验材料：次氯酸钠溶液（C.P）、氯化钠固体、40喻酸、 氢氧化钠溶液 b.实验仪器：125ml蒸播烧瓶*1 60ml 分液漏斗 *1 100ml 烧杯 *1 125ml 集气瓶若干；铁架台、烧瓶夹、十字夹各一；导管、 乳胶管、单孔和双孔橡胶塞若干 3）实验方法： （ 1）将次氯酸钠溶液 30ml 和氯化钠 10 克加入蒸馏烧瓶中； （ 2）将 40%硫酸加入分液漏斗； （ 3）在烧杯中加入一定量的氢氧化钠溶液； （4）按制取CO2方法连接仪器（见图）； （ 5）检查装置的气密性； （ 6）将硫酸溶液逐滴加入次氯酸钠溶液和氯化钠的混合物 中； （ 7）在集气瓶中收集氯气。 4）实验结果和分析 硫酸溶液滴入混合液中反应程度较小， 速度慢， 氯气产量少， 集气瓶中很难收满氯气，实验改进效果不理想。造成这种情 况的原因应该有三：其一，次氯酸钠溶液的浓度太低（活性 氯 gt;=5%） ；其二，次氯酸钠水解使溶液呈强碱性，其中的 氢氧根离子抢先与氢离子反应，浪费了部分硫酸，故当硫酸 刚开始加入到混合物中时无明显现象；其三，此反应系溶液 与溶液反应，不经搅拌反应难以彻底。要达到更佳的效果， 就要在药品上下工夫，寻找一种水解后溶液呈弱碱性的固体 药品来代替次氯酸钠溶液。 实验 II 1）原理： Ca（ClO）2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2+2H2O 实验器材 实验材料：漂粉精片（每片含 0.2 克有效氯） 、 40%硫酸、 氢氧化钠溶液 实验仪器：同实验 I 3）实验方法： （ 1）将漂粉精片 10 片放入蒸馏烧瓶中； （ 2） -- （ 5）同实验 I 方法 （ 6）将硫酸溶液逐滴加入蒸馏烧瓶中使之与漂粉精片反应； （ 7）同实验 I 。 4)实验结果和分析 硫酸溶液滴入烧瓶与漂粉精片接触后，固体表面产生大量气 泡，有黄绿色气体产生。但随着时间的推移，反应逐渐趋于 缓慢，无论是再加入硫酸还是氯化钠溶液，反应速度都未就 此加快。说明其速度的减缓并非因为氢离子浓度或氯离子浓 度的减小。反观此反应的方程式，联系到硫酸与块状碳酸钙 作用时生成的硫酸钙会包被在碳酸钙表面阻碍反应的深入 进行这一事实，推断这一反应速度的减缓亦系生成的硫酸钙 包覆在漂粉精片表面所致。要解决这个问题就要用其他的酸 代替硫酸。 实验 III 1)原理： Ca(ClO)2+4HCl2Cl2+CaCl2+2H2O 实验器材 实验药品 : 漂粉精片、 1mol/L 盐酸 实验仪器：同实验 I 3)实验方法 :(1) 将漂粉精片 10 片放入蒸馏烧瓶中； (2) 在分液漏斗中加入 1mol/L 盐酸； (3)(5) 同实验 I ； 将盐酸逐滴滴入烧瓶中； 同实验 I 。 4)实验结果和分析 盐酸滴入烧瓶与漂粉精片接触反应后，即产生大量黄绿色气 体，气泡较为稳定、持续地从固体表面产生，在集气瓶中可 得较纯净的氯气。反应趋于停止时再加入盐酸能继续生成氯 气。 实验 III 的方法较为成功地克服了实验 II 中生成硫酸钙阻 碍反应进行的缺点，实验田为固体与液体反应，也克服了实 验I中液体与液体反应不