“探究氯气漂白原理实验”的微型化设计

摘要

针对“探究氯气漂白原理实验”的装置复杂、实验现象不够明显、不便于分组实验等不足，利用生活中常见的物品对实验装置进行有针对性的改进。改进后的实验简单易行、节约药品、现象明显且美观，既可用于课堂演示，又可用于学生分组实验。

Graphical abstract

关键词

氯气 / 漂白原理 / 实验改进 / 微型化设计

对于高中化学教材中的探究氯气的漂白原理，实验时，在盛有氯气的集气瓶中放入干燥和湿润的有色纸条（或布条）进行对比^［1-3］，现象明显，适合用于演示实验，若用于学生分组实验，则氯气的用量较大，需提前准备；在实验过程中，容易引起氯气泄漏，给师生健康造成影响。马福斋等^［4］、王伟等^［5］、王秀荣^［6］分别对教材实验装置进行了改进，虽提高了教学效率，但仍较复杂，不便于开展学生分组实验。为了把演示实验改为学生分组实验，提高学生探究的积极性，笔者利用生活中常见的物品进行如下实验改进。

1 实验内容

1.1 实验仪器和实验药品

实验仪器：滴斗、自封袋、脱脂棉、注射器、多用滴管、平底玻璃试管、红色皱纹纸花。

实验药品：浓盐酸、KMnO₄固体、无水CaCl₂、NaOH固体、蒸馏水。

1. 2 气体发生装置的制备

剪下普通输液器中的滴斗，对最上端的一周进行打洞处理，去除末端；将多用滴管沿滴斗上端穿过，构成气体发生装置的上半部分，而平底玻璃试管则连接滴斗的下端。组装的气体发生装置如图1所示。

1.3 实验步骤

（1） 先将滴斗与多用滴管相连接，再向滴斗中放入适量无水CaCl₂后塞上脱脂棉；利用多用滴管吸取0.5 mL浓盐酸，再将上半部分装置与盛有0.1 g KMnO₄固体的平底玻璃试管进行组装。

（2） 将两支红色皱纹纸花中的一支喷湿。

（3） 将干、湿红色皱纹纸花放入自封袋中，用透明胶带将气体发生装置固定在自封袋内部，最后封上自封袋。

（4） 挤压多用滴管，使管中的浓盐酸滴加到平底玻璃试管中的KMnO₄固体上，两者发生反应；生成的氯气经过干燥处理后，从滴斗最上端的小孔处扩散到自封袋中。

（5） 观察干、湿红色皱纹纸花颜色的变化。

（6） 实验结束后，用注射器吸取适量饱和NaOH溶液，将其沿自封袋的边缘注入自封袋中；快速将针孔用透明胶带封上，晃动自封袋，使其充分反应；静置一段时间，直至氯气被完全处理，再次打开密封装置，清洗仪器。

2 实验现象及解释

当自封袋中有黄绿色气体出现时，观察到干燥的红色纸花并无颜色变化，而湿润的红色纸花却有明显的颜色变化。这一现象充分说明，氯气本身并无漂白性，不能使红色纸花褪色，而氯水却具有漂白性，对比效果明显，易于被学生所接受。随着时间的推移，发现干花也有褪色现象，分析原因：①KMnO₄固体与浓盐酸反应本身就有水生成。②水分子是在不断运动的，在密封体系中，湿花上的水分子会少部分转移到干花上。③夏天的高温会加速水分子的运动。

3 改进优点

（1） 利用生活中常见物品进行实验设计和探究，兼具生活化和趣味性，符合化学实验的绿色化和微型化要求。

（2） 实验简单易行，节约药品，现象明显，展现了化学实验的美，既可用于学生分组实验，也可用于演示实验（可以加大药品用量）。

（3） 自封袋能创设一个密封环境，避免了有毒气体的泄漏。该装置还可用于不需加热的气体制备和性质实验，尤其是有毒气体，如二氧化硫、硫化氢等。

参考文献

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中教科书化学必修第一册［M］.北京：人民教育出版社，2019.

[2] 王磊.普通高中教科书化学必修第一册［M］.济南：山东科学技术出版社，2019.

[3] 王祖浩.普通高中教科书化学必修第一册［M］.南京：江苏凤凰教育出版社，2019.

[4] 马福斋，马丰国.“探究氯气漂白原理实验”微型化设计［J］.中学化学教学参考，2020（24）：76.

[5] 王伟，解慕宗.多器归一　一器多用：STEAM理念下“氯气的制备及性质实验”改进［J］.中学化学教学参考，2020（23）：30-33.

[6] 王秀荣.氯气的制备与性质综合实验设计［J］.化学教育（中英文），2018，39（01）：72-74.