王秀艷 李想 王慧琳

“氯氣的制備及性質(zhì)探究”實(shí)驗(yàn)，無論是教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，都存在著以下不妥之處：氯氣有刺激性氣味，對(duì)人體有毒害，不能在實(shí)驗(yàn)室大量制取;反應(yīng)不易控制，用濃鹽酸與二氧化錳制取氯氣時(shí)加熱的溫度不宜超過90℃且要經(jīng)常移動(dòng)火焰;制取的氯氣中通常含有氯化氫氣體、水蒸氣等雜質(zhì);操作煩瑣、費(fèi)時(shí)，性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)要分步進(jìn)行，但上課時(shí)間有限，不能保證學(xué)生及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)。

為了解決實(shí)驗(yàn)中的系列問題，筆者對(duì)“氯氣的制備和性質(zhì)探究”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了微型化、一體化設(shè)計(jì)，減少了重復(fù)制備氯氣的過程，節(jié)約了時(shí)間，提高了課堂教學(xué)效率。微型實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谝欢ǔ潭壬吓囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，保證教師能邊操作邊講解，學(xué)生能邊觀看邊操作邊記憶。

一、實(shí)驗(yàn)原理

2KMnO4 + 16HCl（濃）? =? 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（一）材料與藥品

實(shí)驗(yàn)材料：小礦泉水瓶（容積大約150 mL）、玻璃管、注射器、橡皮泥、藍(lán)色石蕊試紙、淀粉碘化鉀試紙。

實(shí)驗(yàn)藥品：KMnO4固體、濃HCl、淀粉KI溶液、FeCl2固體、NaOH溶液、KSCN溶液、稀HCl、NaCl溶液、Na2CO3溶液、AgNO3溶液、稀HNO3。

（二）課前準(zhǔn)備

取4個(gè)容積150 mL的透明礦泉水瓶，分別標(biāo)號(hào)1、2、3、4，用釘子在1號(hào)瓶瓶底以及2號(hào)瓶、3號(hào)瓶、4號(hào)瓶的瓶蓋和瓶底分別扎一個(gè)玻璃管外徑大小的孔。為了節(jié)約時(shí)間，此步驟由教師于課前完成。

（三）注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)所用礦泉水瓶、注射器需干燥。（2）緊密連接裝置，防止漏氣;橡皮泥易風(fēng)干，實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)用現(xiàn)安裝。（3）待觀察到2號(hào)瓶中出現(xiàn)黃綠色氣體以及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)推動(dòng)3號(hào)瓶的注射器。（4）實(shí)驗(yàn)后將裝置放在通風(fēng)櫥中，讓其完全反應(yīng)再進(jìn)行拆卸，防止氯氣泄漏到空氣中。

三、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象分析

（一）實(shí)驗(yàn)步驟

1.連接裝置

學(xué)生在1號(hào)瓶中裝入高錳酸鉀固體，在2號(hào)瓶中裝入淀粉碘化鉀溶液（瓶壁上方貼緊濕潤的藍(lán)色石蕊試紙），在3號(hào)瓶中裝入氯化亞鐵固體，在4號(hào)瓶中裝入氫氧化鈉溶液;將1號(hào)瓶的瓶蓋擰緊，2號(hào)瓶、3號(hào)瓶、4號(hào)瓶用玻璃管按圖1連接好裝置，并在如圖所示的4、5、6、7、8、9、10處用橡皮泥緊緊封死，以防止氯氣泄漏。

2.加入藥品，開始實(shí)驗(yàn)

連接好裝置后用注射器吸入少量濃HCl，注入1號(hào)瓶中，固定好裝置后將注射器中的濃鹽酸緩慢推入1號(hào)礦泉水瓶中，逐步觀察1號(hào)、2號(hào)兩個(gè)瓶中的現(xiàn)象并記錄，待2號(hào)瓶中觀察到現(xiàn)象時(shí)立即推動(dòng)3號(hào)瓶上的注射器，隨后觀察3號(hào)、4號(hào)瓶中的現(xiàn)象并記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將裝置放置在通風(fēng)櫥中一段時(shí)間，再打開1號(hào)瓶的瓶蓋，用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，若試紙不變色，則不再產(chǎn)生氯氣。4號(hào)瓶保留液體，擰緊瓶蓋，留作“氯水使有色布條褪色”等實(shí)驗(yàn)用。最后在通風(fēng)櫥中拆卸、清洗裝置。

（二）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析

（1）教師對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行講解，讓學(xué)生隨堂記憶、當(dāng)堂掌握，并深入了解實(shí)驗(yàn)原理（見表1），以提高學(xué)習(xí)效率。

（2）提問：為什么要觀察到2號(hào)瓶中出現(xiàn)黃綠色氣體以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)再推動(dòng)3號(hào)瓶的注射器？（防止過早形成氯化亞鐵溶液，氯化亞鐵溶液在空氣中極易被氧化為氯化鐵溶液，當(dāng)遇到硫氰化鉀時(shí)溶液變?yōu)榧t色，影響實(shí)驗(yàn)效果）

（3）觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行描述（如圖2），教師加以講解，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

（三）Cl-的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

（1）取3支小試管，標(biāo)號(hào)1、2、3，分別裝入稀HCl、NaCl溶液、Na2CO3溶液，并按表2中的步驟進(jìn)行Cl-的檢驗(yàn)。

（2）提問：為什么檢驗(yàn)氯離子要用稀硝酸酸化的硝酸銀？（除去能與銀離子形成沉淀的其他離子，避免干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果）

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）微型實(shí)驗(yàn)試劑量小，裝置簡易，適宜高中生獨(dú)立操作，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置連續(xù)一體化的設(shè)計(jì)，節(jié)約了藥品，方便學(xué)生逐一觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出結(jié)論，有效避免了因反應(yīng)過快無法觀察現(xiàn)象的情況，既掌控了全局，又優(yōu)化了局部裝置。

（3）密閉系統(tǒng)避免氯氣向空氣中擴(kuò)散，安全環(huán)保，有助于強(qiáng)化學(xué)生的綠色化學(xué)理念。

（4）尾氣吸收的產(chǎn)物含有次氯酸鈉，可回收重復(fù)利用，以便給學(xué)生做有色布條褪色、消毒等實(shí)驗(yàn)，并增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維及綜合運(yùn)用能力。

（5） 最后增加的氯離子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)操作角度幫助學(xué)生復(fù)習(xí)舊知，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。

（6） 多步實(shí)驗(yàn)操作的整合，在學(xué)時(shí)有限、條件有限的情況下為學(xué)生創(chuàng)造了親身實(shí)驗(yàn)的條件，充分發(fā)揮了微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，提高了課堂教學(xué)的效率。