劉玉榮 秦珍珍

摘要：運(yùn)用保鮮膜和調(diào)色盤等材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選用生活用品“84消毒液”和“潔廁靈”制取氯氣，采用蘸有試劑的濾紙?jiān)黾咏佑|面積，可以同步完成氯氣的氧化性、氯水的酸性和漂白性以及氯離子的檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)。該設(shè)計(jì)綠色環(huán)保，現(xiàn)象明顯，十分適合學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：學(xué)生實(shí)驗(yàn);調(diào)色盤;保鮮膜

文章編號：1008-0546（2019）02-0090-03 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

一、問題的提出

Cl₂的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是高中階段化學(xué)教學(xué)中的重要實(shí)驗(yàn)，在國內(nèi)各版本教材中均有涉及，但由于C12具有一定的毒性，在制備過程中稍有不慎極易造成泄漏，所以目前很多教師用實(shí)驗(yàn)視頻取代課堂演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)則更難實(shí)現(xiàn)。針對實(shí)際教學(xué)中氯氣實(shí)驗(yàn)存在的問題，相關(guān)學(xué)者和教師對其進(jìn)行了改進(jìn)，并取得了較多的成果。最新的研究成果如下，王文娟、魏銳、于成玉[1]用自封袋和塑料點(diǎn)滴板設(shè)計(jì)了一個密閉裝置，很好地完成了氯氣的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)由于點(diǎn)滴板孔數(shù)的限制，需要分兩次才能完成性質(zhì)實(shí)驗(yàn);王秀榮[2]的實(shí)驗(yàn)集微型化和綜合性于一體，整體設(shè)計(jì)思路巧妙，但整個裝置作為學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)就略微顯得有些繁瑣，且未涉及氯離子的檢驗(yàn)，尾氣處理裝置容易發(fā)生倒吸。因此，基于以上優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可進(jìn)一步優(yōu)下匕查合學(xué)生自主操作的實(shí)驗(yàn)方案。

我國新頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》[3]強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特價值，盡可能多地為學(xué)生提供動手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會，鼓勵教師設(shè)計(jì)綠色化實(shí)驗(yàn)，開展微型實(shí)驗(yàn)，并且可采取替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所以，本實(shí)驗(yàn)從綠色化和微型化的角度出發(fā)，利用保鮮膜和調(diào)色盤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和改進(jìn)，改變以往有關(guān)Cl₂的教學(xué)實(shí)驗(yàn)停留在教師講解或者實(shí)驗(yàn)視頻層面，使學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在真情境中感受Cl₂的性質(zhì)。

二，Cl₂的制備與性質(zhì)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)以“84”消毒液和潔廁靈作為反應(yīng)物，使用調(diào)色盤和保鮮膜作為實(shí)驗(yàn)裝置，Cl₂等距離地擴(kuò)散到濾紙上，濾紙顯色反應(yīng)明顯，學(xué)生能進(jìn)行自主操作。

1.制備實(shí)驗(yàn)試劑的選取

實(shí)驗(yàn)室制備Cl₂通常采用二氧化錳固體和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)，也可用高錳酸鉀固體與濃鹽酸、氯酸鉀固體與濃鹽酸快速制取Cl₂，都比較適合演示實(shí)驗(yàn)，但不適合進(jìn)行學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)為了進(jìn)一步凸顯趣味性和生活化，選擇生活中常見的"84消毒液”（主要成分是次氯酸鈉）和“潔廁靈”（主要成分是鹽酸）制取Cl₂，原料易得，不需加熱，反應(yīng)速度快，現(xiàn)象明顯。

2.實(shí)驗(yàn)用品及說明

實(shí)驗(yàn)藥品：“84”消毒液、潔廁靈、氫氧化鈉等。

實(shí)驗(yàn)儀器：透明調(diào)色盤、保鮮膜、10mL注射器（帶針頭）、濾紙、透明膠帶。

（1）如圖1，根據(jù)調(diào)色盤容量的不同，整個反應(yīng)選取“84消毒液”和“潔廁靈”試劑的量也不同，市售調(diào)色盤的直徑有13cm、17cm、19cm幾種類型，分為白色盤和透明盤兩種，本實(shí)驗(yàn)采用直徑為13cm的透明調(diào)色盤，有7個分別獨(dú)立的凹槽，中間的圓形凹槽作為反應(yīng)容器，產(chǎn)生的Cl₂等距離地擴(kuò)散到其它6個凹槽處。為了方便觀察產(chǎn)生的AgCl白色沉淀，可將調(diào)色盤放在黑色背景下。

（2）本實(shí)驗(yàn)中采用濾紙作為載體，將濾紙放在調(diào)色盤中，再滴加相應(yīng)的溶液。

（3）用保鮮膜將調(diào)色盤密封。

（4）選用10mL的注射器向中間的圓形凹槽依次加入5mL的“84”消毒液和潔廁靈，然后采用透明膠帶將針孔密封。

3.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)試劑選取探究

Cl₂的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究包括氯氣的氧化性、氯水的酸性和漂白性以及氯離子的檢驗(yàn)，為了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象更加明顯，耗時更少，本文對性質(zhì)實(shí)驗(yàn)試劑的選取進(jìn)行了探究?！癈l₂的氧化性”一般選用“FeSO₄溶液和KSCN溶液”、“NaBr溶液”、“KI溶液”、“淀粉-KI試紙”;驗(yàn)證“氯水的漂白性”一般選用“品紅溶液”、“鮮花”、“紅色紙條”、“紅色布條”;驗(yàn)證“氯水顯酸性”一般選用“滴有酚酞的NaOH溶液，“pH試紙”、“石蕊溶液”;而“氯離子的檢驗(yàn)”方法比較唯一，選取“滴有稀HNO₃的AgNO₃溶液”進(jìn)行反應(yīng)。其中①②③④號為飽和溶液，⑤號品紅溶液對其進(jìn)行稀釋后濃度為0.005%，⑩號選用的是鮮花，11號石蕊的濃度為0.5%，14號NaOH溶液的濃度為1mol/L，15號AgNO₃的濃度為2mol/L。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

分析表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，氯氣的氧化性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均比較明顯，說明C12具有很強(qiáng)的氧化性，在組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中可任意選擇相關(guān)試劑。氯水的漂白性實(shí)驗(yàn)中，有些試劑現(xiàn)象并不明顯，如紅布條、紅紙條，這可能和所選物品的材質(zhì)有關(guān)，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中建議選擇濃度較小的品紅溶液，且可選取鮮花增加實(shí)驗(yàn)的趣味性。氯水的酸性實(shí)驗(yàn)中，選用的pH試紙出現(xiàn)的顏色變化并不明顯，學(xué)生可能較難辨識，而滴有酚酞的NaOH溶液現(xiàn)象非常明顯，適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，其中石蕊溶液并未先變紅后褪色，而是直接褪色，實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)反常現(xiàn)象，可以激發(fā)學(xué)生的思考。氯離子的檢驗(yàn)選用滴有稀HNO₃的AgNO₃溶液現(xiàn)象也較明顯，可進(jìn)行學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)。

4.氯氣制備與性質(zhì)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)藥品：“84”消毒液、潔廁靈、氫氧化鈉溶液、淀粉-碘化鉀溶液、品紅溶液、酚酞溶液、石蕊溶液、硝酸銀溶液、稀硝酸溶液、黃色小野花（鮮花）。

實(shí)驗(yàn)儀器：透明調(diào)色盤、保鮮膜、10mL注射器（帶針頭）、濾紙、透明膠帶。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）向潔凈的調(diào)色盤中分別放入淀粉一KI溶液+濾紙、品紅溶液+濾紙、黃色小野花（鮮花）AgNO₃溶液+稀HNO₃溶液、石蕊溶液+濾紙、NaOH-酚酞溶液+濾紙，用保鮮膜將調(diào)色盤密封好。

（2）用10mL注射器依次吸取5mL的“84”消毒液和潔廁靈，加入調(diào)色盤的圓形凹槽中，立刻可以看到有黃綠色氣體產(chǎn)生，然后用透明膠帶將針孔密封。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用注射器吸取10mL飽和NaOH溶液注入調(diào)色盤的圓形凹槽中，晃動調(diào)色盤，使其充分反應(yīng)，靜置一段時間，直至Cl₂被完全處理，再打開密封裝置，進(jìn)行儀器的清洗。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖2所示。本實(shí)驗(yàn)除Cl₂與金屬反應(yīng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行外，以上所選試劑能較全面地完成Cl₂的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，且用時較短，沒有污染。其中石蕊試劑為何沒有出現(xiàn)預(yù)期的紅色，分析原因應(yīng)為石蕊的量太少，氯水與石蕊接觸時，其中的HClO先與石蕊發(fā)生氧化還原反應(yīng)使其褪色，若還有剩余石蕊才和鹽酸反應(yīng)顯紅色[4]。

四、小結(jié)

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化和微型化要求，且具有生活化，操作簡單，材料易得，便于學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)。同時，該裝置還可用于不需加熱的氣體制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，尤其是有毒氣體，如SO₂、H₂S等。

參考文獻(xiàn)

[1]王文娟，魏銳，于成玉.基于自封袋和塑料點(diǎn)滴板的氯氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].北學(xué)教育，2017，38（17）：60-63

[2]王秀榮.氯氣的制備與性質(zhì)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J7北學(xué)教育，2018，39（1）：72-74

[3]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：72-73

[4]黃干如，蘇勝保.氯氣能使?jié)駶櫟氖镌嚰堊兗t嗎[J].化學(xué)教學(xué)，1999（8）：28