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罗杰

氧气和氯气性质实验的微型装置探索

罗杰

（湖南师大化学化工学院2007级2007140246）

摘要：

实验是探索氧气和氯气的制备和性质实验的较好的微型实验装置。

每个实验给出两种或两种以上的装置，然后通过对比法找出最佳实验装置使实验现象更为明显，实验操作简便，仪器利用率高，成功率高且实验时间控制在5—8分钟以配合课堂实验教学等效果。

关键词：

中学化学微型实验课堂教学

Abstract：

Experimentistoexploreagoodmicro-experimentalinstallationbymakingthepreparationofoxygen,chlorineandthenatureoftheexperiment.Eachexperimentisgiventwoormoredevices,andthenfindingthebestexperimentaldevicetotestthephenomenonbycomparingthemethodwasmoreobviousinsimpleexperiments,equipmentutilization,highsuccessrateandthetimeiscontrolledexperimentsbetween5and8minutestotieinwithclassroomteachingexperimentresults.

Keywords:

MiddleSchoolChemistryMicro-experimentClassroomTeaching

1.引言

目前中学化学实验存在着仪器体积大、药品用量多、所需仪器种类多而零碎、装置繁琐、操作复杂，一些药品易燃、易爆、具有腐蚀性、毒性，制得的物质有的有刺激性气味或有毒性，实验后剩余物处理麻烦等特点。

其中气体的制备和性质实验具有完成难度大，费时多，效果不明显，成功率低的不足之处。

最新的调查显示[1]，当前化学实验课存在实验次数少，时间短，学生动手机会少，质量不高，发展不平衡等问题，在当前推进新课程标准的形势下，突出化学实验的教育功能，改善学生实验状况，提高学生实验能力是亟待解决的化学教育重要问题。

随着科学技术的发展和满足实验教学的需要，近几年化学实验教学中引入了一个新的试验方法——微型实验教学法，通过此法并借助多媒体可以让所有学生能够看得清实验现象，而且还可以让学生能够看清老师做实验的每个细节动作及步骤。

甚至还可以更有效的促进学生自主地学习，学会自主地发现问题、设计实验、完成实验，学会用所学过的知识来解决实际问题，乃至提出新问题、发现新规律、学会创新。

在此基础上还能促进学生进行有效地合作学习，从而培养学生的创新精神和实践能力。

而所谓微型实验是指以尽可能少的来获取所需化学实验信息的实验方法和技术。

虽然它的化学试剂用量一般只是常规实验用量的几十分之一乃至一到几千分之一，但是这种方法实现了满足了小部分到大部分的变迁，改变过去那种“一人做，数人看”的局面，同时还能增加学生对本门学科的兴趣，掌握化学基础实验知识并运用于生活中，且效果却可以达到准确、明显、安全方便和防止污染等目的。

同时实践也证明，微型实验确实具有“仪器容量小，药品用量小，操作简便，实验过程快，现象明显，试验成功率高，试验时间短，安全性高，学生动手操作的机会多，污染度低或无污染，趣味性高”等优点，而且可以较好的解决以上问题，有利于实验课的开设[4.5]。

自从微型实验的引入，历年来都有许多人在探究氧气和氯气的制取和性质实验微型装置，像有人就仿照平常的实验装置设计了几个装置，他用胶头滴管和带支管的试管做成了一个具有启普发生器效果的装置，避免了药品浪费、操作繁杂等不足。

但是由于气密性不是很好，而且他的收集装置也不是很好，收集到的气体较少，做性质实验的时候现象不是很明显，另外实验时间较长，成功率低，因而没有成功地进入教学领域。

根据这些不足之处，作者每个实验设计了两个装置，也是利用了启普发生器的原理，为了能够得到一个能够克服上述不足的装置。

虽然从本实验得出的装置克服了收集气体困难、量少，气密性不好，成功率不高等不足，同时也基本上做到了实验时间控制在5—8分钟，满足了课堂教学需要。

但是还是有很多不足之处，希望大家在使用的时候加以完善。

2.实验部分

2.1实验目的：

认识微型仪器；

探究氧气和氯气制取及它们性质实验的微型发生装置；

了解并掌握氧气与氯气的性质和在微型实验中的制法及原理；

设计其他的微型实验装置

2.2实验原理：

先提出两种用来制取氧气和氯气及它们的性质实验的发上装置（装置甲和装置乙），然后利用其常规方法来比较并刷选出一套最佳装置（从演示时间、可行性、简洁性、现象明显性等方面来判断）。

2.3实验用品：

氧气实验：

10%H2O2、MnO2、细铁丝、火柴、硫粉、木炭、澄清石灰水；微型分液漏斗、橡胶管、T形玻璃管、止水夹、带支管的锥形瓶、烧杯、带支管的圆底烧瓶、燃烧匙、漏斗等；

氯气实验：

MnO2、浓盐酸（发烟）、BaCl2溶液、Na2SO3溶液、KSCN溶液、FeSO4溶液、品红试剂；微型分液漏斗（带玻璃塞）、弯玻璃管、烧杯、带支管的圆底烧瓶等。

2.4实验步骤：

2.4.1氧气实验：

装好两套仪器甲和乙（如图1、图2所示）

检查装置气密性

装好药品

打开两装置中分液漏斗的活塞

氧气实验：

约五分钟后，甲装置用排水法收集氧气，分别做以下三个实验：

①将带火星的木条插入漏斗，观察现象；

②用铁丝绑好一根木炭点燃并迅速插入到收集好的氧气中，待木炭燃烧完全后，将止水夹打开，并将T形玻璃管插入澄清石灰水中，观察实验现象；

③用燃烧匙装一匙的量硫粉在酒精灯上点燃，并迅速移入到收集好的氧气中，观察现象。

做好记录；

乙装置则直接在带支管的锥形瓶中做以上三个实验，观察现象并做好记录。

Ⅱ氯气实验：

1.安装好仪器丙和丁（如图3、图4所示）

2.检查装置的气密性

3.装好药品

4.做以下三个实验：

丙丁装置：

①将氯气通过品红溶液，观察现象；②先向FeSO4溶液中滴加几滴KSCN溶液，观察现象，再将氯气通过该溶液，观察现象；③向BaCl2溶液中滴加一滴Na2SO3溶液，观察现象，分成两份，一份滴加一滴盐酸，观察现象，另一份先通过氯气，再滴加一滴盐酸，观察现象。

2.5实验结果：

Ⅰ氧气实验：

甲装置：

①木条复燃，速度较慢，支持燃烧时间短；

②澄清石灰水变浑浊，但是很难成功；

③硫粉燃烧在空气中为淡蓝色火焰，在制出的氧气中为蓝紫色火焰，但是燃烧不是很完全。

乙装置：

现象相同但是效果比装置甲好

Ⅱ氯气实验：

丙装置：

①品红褪色

②先滴KSCN溶液无现象，冲入氯气之后溶液逐渐变为血红

③向BaCl2溶液中滴加Na2SO3溶液有白色沉淀生成，一份滴

加盐酸沉淀溶解，另一份冲入氯气的，沉淀不溶解。

但是反

应均不是很快；

丁装置：

实验现象相同，反应速度比丙装置要快，但是不是很安全（氯气有毒）。

实验图片如下：

图1氧气实验装置（甲）

图2氧气实验装置（乙）

图3氯气实验装置（丙）

图3氯气实验装置（丁）

2.6注意事项：

（1）在氧气充足的情况下，木炭和铁丝燃烧时会放出大量的热，而且会火光四射，做实验时要注意不要眼睛正对着实验装置口；

（2）硫粉燃烧时生成的气体二氧化硫有毒，实验时应尽量避开；

（3）双氧水不要加的太多，以致于会渗出装置；

（4）浓盐酸挥发出的HCl也是一种有毒气体，到浓盐酸时一定要快，同时也不要搞到手上；

（5）反应生成的氯气有毒，做它的性质实验时不要靠近，多余的氯气要用NaOH及时吸收；

（6）滴加试剂时不要打乱顺序，以致于观察不到现象。

2.7清理仪器

3.实验结果分析与讨论：

3．1实验结果与分析

通过实验比较，乙装置要比甲装置好，丁装置要比丙装置好。

原因在于，乙丁装置均较容易控制反应速度，且看到现象也较容易、较明显，实验所需的时间短，装置一般化（适用于大部分的液—液和液—固反应）强；安全程度高等等。

3．2实验讨论

氧气和氯气是两种耳熟能详的气体，它们的制备与性质实验我们在中学时就可以熟记于心了，但是那都是我们用常规仪器做的，而本次实验是用跟常规仪器原理相同的微型仪器进行的。

通过实验我们可以清楚地看到实验现象要比一般的明显，时间也要短得多，而且安全度更高，特别是适合教学。

本次实验作者每个实验提供了两个装置，然后通过比较法得出结论，探讨出了理想型装置——乙丁装置。

但是通过本次实验我们也可以了解到这两个装置其实各有其弊端：

乙装置反应得到的气体不够多，支持燃烧的时间不是很长，现象明显但是持续时间短；该装置在收集气体方面比较困难；不利于有毒气体的制备及其性质实验；不利于用有挥发性的液体来制备气体；不适用于固—固制气等等。

而丁装置则是一次只能做一个性质实验；氯气可能会溢出；不利于用有挥发性的液体来制备气体；也不适用于固—固制气等等。

总之，通过这两个实验我们可以发现：

①气体的制取与停止能随意控制,使其具有启普原理.既可以进行液—固制气,又可以进行液—液制气.如果需要,还可以进行加热制气.其用途广泛,可用于制取H2、CO2、Cl2、HC≡CH、CH2=CH2等多种气体。

②微型气体发生器与反应管体积小,试剂用量少,节约药品,无疑也减轻了实验药品对环境造成的污染,能增强学生的环保意识。

③仪器的连接紧凑,实验设计新颖。

一些实验现象更易观察比较,能获得良好的实验教学和科研效果。

④微型一体化实验使气体的制取与性质的各种试验同时进行,其优势在于高效性（节省1/2以上时间）,既能满足实验所要获取的化学信息的要求,又大幅度地降低原料试剂的用量,减少化学反应对环境的污染,其经济效益和环保效益是显而易见的。

参考文献：

1．周宁怀.微型无机化学实验[M].北京：

科学出版社.2000

2．华东师范大学《化学教学》编辑部.化学活动课及微型化学实验设计与实践（中学微型化学实验分册）[M].北京：

民主建设出版社.1999

3．钱贵晴.微型化学实验与M.L.仪器的研制〔J〕.化学通报,1999