化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)小課題

1、中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制氯氣方法的改進(jìn)_化學(xué)論文摘要：制氯氣的傳統(tǒng)存在著諸如雜質(zhì)干擾大、浪費(fèi)酸等缺點(diǎn)。本文介紹了以NaClO(aq)、H2SO4（?。?；漂粉精片、稀HCl 等為材料尋找制氯氣新的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最終推出了一項(xiàng)制氯氣的新，并對(duì)其與傳統(tǒng)相比所具有的諸如雜質(zhì)少、可定量等絕對(duì)性?xún)?yōu)勢(shì)作 摘要：制氯氣的傳統(tǒng)存在著諸如雜質(zhì)干擾大、浪費(fèi)酸等缺點(diǎn)。本文介 介紹了以NaClO(aq)、H2SO4（?。?；漂粉精片、稀HCl 等為材料尋找制氯氣新的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最終推出了一項(xiàng)制氯氣的新，并對(duì)其與傳統(tǒng)相比所具有的諸如雜質(zhì)少、可定量等絕對(duì)性?xún)?yōu)勢(shì)作了詳細(xì)闡述。 關(guān)鍵詞：制氯氣；新；實(shí)驗(yàn)過(guò)程 1. 問(wèn)題的提出 氯氣的制取是實(shí)驗(yàn)

2、室必做的實(shí)驗(yàn)。按照傳統(tǒng)的，一般采用濃鹽酸與MnO2或KMnO4共熱來(lái)制備氯氣。該反應(yīng)原理，即MnO2+4HCl（濃） =Cl2 +MnCl2+H2O或2KMnO4+16HCl（濃）= 5Cl2+3KCl +2MnCl2+8H2O為舍勒最初發(fā)現(xiàn)氯氣時(shí)的理論依據(jù)，已有數(shù)百年的。但是這種制得的氯氣不經(jīng)過(guò)洗氣就會(huì)含有較多氯化氫氣體；并且由于要求濃鹽酸的濃度在10mol/L以上，故其利用率就大大降低；其他還有諸如生成的氯氣無(wú)法定量、實(shí)驗(yàn)裝置比較繁瑣等缺點(diǎn)。 隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，整個(gè)世界也始終在經(jīng)歷一個(gè)簡(jiǎn)便取代繁瑣的優(yōu)化過(guò)程。為了克服傳統(tǒng)制氯實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，以另一種更好的取代它，本人選擇了這一課題，并對(duì)照傳統(tǒng)

3、實(shí)驗(yàn)，提出了以下幾點(diǎn)新實(shí)驗(yàn)應(yīng)該具有的優(yōu)點(diǎn)： 1）制取氯氣的同時(shí)不能或僅有極少量的雜質(zhì)氣體生成； 2）藥品的利用率要高； 3）要能夠定量制取氯氣； 4）實(shí)驗(yàn)裝置要盡可能簡(jiǎn)便。 為了達(dá)到以上的目的，本人進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。 2實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施及結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn) (一) 1）原理：NaClO+NaCl+H2SO4 =Cl2 +Na2SO4 +H2O 2）實(shí)驗(yàn)器材 a 實(shí)驗(yàn)材料：次氯酸鈉溶液（C.P）、氯化鈉固體、40%硫酸、氫氧化鈉溶液 b 實(shí)驗(yàn)儀器：125ml蒸餾燒瓶 *1 60ml 分液漏斗 *1 100ml燒杯 *1 125ml集氣瓶若干；鐵架臺(tái)、燒瓶夾、十字夾各一；導(dǎo)管、乳膠管、單孔和雙孔橡

4、膠塞若干 3） 實(shí)驗(yàn)： （1）將次氯酸鈉溶液30ml和氯化鈉10克加入蒸餾燒瓶中； （2）將40%硫酸加入分液漏斗； （3）在燒杯中加入一定量的氫氧化鈉溶液； （4）按制取CO2連接儀器（圖）； （5）檢查裝置的氣密性； （6）將硫酸溶液逐滴加入次氯酸鈉溶液和氯化鈉的混合物中； （7）在集氣瓶中收集氯氣。 4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 硫酸溶液滴入混合液中反應(yīng)程度較小，速度慢，氯氣產(chǎn)量少，集氣瓶中很難收滿 氯氣，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)效果不理想。造成這種情況的原因應(yīng)該有三：其一，次氯酸鈉溶液的濃度太低（活性氯5%）；其二，次氯酸鈉水解使溶液呈強(qiáng)堿性，其中的氫氧根離子搶先與氫離子反應(yīng)，浪費(fèi)了部分硫酸，故當(dāng)硫酸剛開(kāi)始加入

5、到混合物中時(shí)無(wú)明顯現(xiàn)象；其三，此反應(yīng)系溶液與溶液反應(yīng)，不經(jīng)攪拌反應(yīng)難以徹底。要達(dá)到更佳的效果，就要在藥品上下工夫，尋找一種水解后溶液呈弱堿性的固體藥品來(lái)代替次氯酸鈉溶液。 實(shí)驗(yàn)(二) 1)原理：Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 =2CaSO4+2Cl2+2H2O 2)實(shí)驗(yàn)器材 a. 實(shí)驗(yàn)材料：漂粉精片（每片含0.2克有效氯）、40%硫酸、氫氧化鈉溶液 b. 實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)(一) 3）實(shí)驗(yàn)： （1）將漂粉精片10片放入蒸餾燒瓶中； （2）檢查裝置氣密性；（6）將硫酸溶液逐滴加入蒸餾燒瓶中使之與漂粉精片反應(yīng)； （7）在集氣瓶中收集氯氣。 4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 硫酸溶液滴入燒瓶與漂粉精片接

6、觸后，固體表面產(chǎn)生大量氣泡，有黃綠色氣體產(chǎn)生。但隨著時(shí)間的推移，反應(yīng)逐漸趨于緩慢，無(wú)論是再加入硫酸還是氯化鈉溶液，反應(yīng)速度都未就此加快。說(shuō)明其速度的減緩并非因?yàn)闅潆x子濃度或氯離子濃度的減小。反觀此反應(yīng)的方程式，聯(lián)系到硫酸與塊狀碳酸鈣作用時(shí)生成的硫酸鈣會(huì)包被在碳酸鈣表面阻礙反應(yīng)的深入進(jìn)行這一事實(shí)，推斷這一反應(yīng)速度的減緩亦系生成的硫酸鈣包覆在漂粉精片表面所致。要解決這個(gè)問(wèn)題就要用其他的酸代替硫酸。 實(shí)驗(yàn)（三） 1）原理：Ca(ClO)2+4HCl =2Cl2+CaCl2+2H2O 2)實(shí)驗(yàn)器材 a. 實(shí)驗(yàn)藥品: 漂粉精片、1mol/L鹽酸 b. 實(shí)驗(yàn)儀器：同實(shí)驗(yàn)（一） 3) 實(shí)驗(yàn): (1)將漂粉精

7、片10片放入蒸餾燒瓶中； (2)在分液漏斗中加入1mol/L鹽酸； (3)檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性； (6)將鹽酸逐滴滴入燒瓶中； (7)在集氣瓶中收集制取的氯氣。 4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 鹽酸滴入燒瓶與漂粉精片接觸反應(yīng)后，即產(chǎn)生大量黃綠色氣體，氣泡較為穩(wěn)定、持續(xù)地從固體表面產(chǎn)生，在集氣瓶中可得較純凈的氯氣。反應(yīng)趨于停止時(shí)再加入鹽酸能繼續(xù)生成氯氣。 實(shí)驗(yàn)（三）較為成功地克服了實(shí)驗(yàn)（二）中生成硫酸鈣阻礙反應(yīng)進(jìn)行的缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)（三）為固體與液體反應(yīng)，也克服了實(shí)驗(yàn)（一）中液體與液體反應(yīng)不徹底、產(chǎn)量小的缺點(diǎn)。其產(chǎn)氣量大，可做氯氣的穩(wěn)定氣源。 由于其反應(yīng)只需1mol/L的稀鹽酸于常溫下就可發(fā)生，與傳統(tǒng)須用濃鹽酸在加熱條件下制氯氣相比，不僅避免了大量氯化氫氣的雜質(zhì)性干擾，而且大大提高了鹽酸的利用率；另外，由于該反應(yīng)是較為徹底進(jìn)行的，因而只需通過(guò)對(duì)方程式各物質(zhì)的摩爾數(shù)做簡(jiǎn)單的計(jì)算即能使反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣定量；加上該反應(yīng)所需裝置簡(jiǎn)單，因而不論是在氯氣的制備和系列實(shí)驗(yàn)還是在有機(jī)物的鹵代反應(yīng)中都顯而易見(jiàn)地具有實(shí)用價(jià)值，較全面地克服了傳統(tǒng)的缺點(diǎn)，較之傳統(tǒng)有較大的優(yōu)勢(shì)性，可以說(shuō)是代替其它制氯新途徑。 3. 課題研究后記 在進(jìn)行以上一系列實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我深刻體會(huì)到了科學(xué)探索所必須具備的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)、認(rèn)真態(tài)度的重要性，體會(huì)到了科學(xué)研究的樂(lè)趣，也體會(huì)到了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的成就感。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，