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中学化学实验室制氯气方法的改进

来源:不详       更新时间:2012-2-24 10:40:53
 
摘要:制氯气的传统方法存在着诸如杂质干扰大、浪费酸等缺点。本文介绍了以NaClO(aq)、H2SO4(稀);漂粉精片、稀HCl等为材料寻找制氯气新方法的实验过程,最终推出了一项制氯气的新方法,并对其与传统方法相比所具有的诸如杂质少、可定量等绝对性优势作了详细阐述。
  
  关键词:制氯气;新方法;实验过程
  
  1.问题的提出
  
  氯气的制取是中学化学实验室必做的实验。按照传统的方法,一般采用浓盐酸与MnO2或KMnO4共热来制备氯气。该反应原理,即MnO2+4HCl(浓)Cl2+MnCl2+H2O或2KMnO4+16HCl(浓)5Cl2+3KCl+2MnCl2+8H2O为舍勒最初发现氯气时的理论依据,已有数百年的历史。但是这种方法制得的氯气不经过洗气就会含有较多氯化氢气体;并且由于要求浓盐酸的浓度在10mol/L以上,故其利用率就大大降低;其他还有诸如生成的氯气无法定量、实验装置比较繁琐等缺点。
  
  随着科学的不断发展,整个世界也始终在经历一个简便取代繁琐的优化过程。为了克服传统制氯实验的缺点,以另一种更好的方法取代它,本人选择了这一课题,并对照传统实验,提出了以下几点新实验应该具有的优点:
  
  1)制取氯气的同时不能或仅有极少量的杂质气体生成;
  
  2)药品的利用率要高;
  
  3)要能够定量制取氯气;
  
  4)实验装置要尽可能简便。
  
  为了达到以上的目的,本人进行了一系列实验。
  
  2.实验方案的设计和实施及结果分析
  
  实验I
  
  1)原理:NaClO+NaCl+H2SO4Cl2+Na2SO4+H2O
  
  2)实验器材
  
  a.实验材料:次氯酸钠溶液(C.P)、氯化钠固体、40%硫酸、氢氧化钠溶液
  
  b.实验仪器:125ml蒸馏烧瓶*1
  
  60ml分液漏斗*1
  
  100ml烧杯*1
  
  125ml集气瓶若干;铁架台、烧瓶夹、十字夹各一;导管、乳胶管、单孔和双孔橡胶塞若干
  
  3)实验方法:
  
  (1)将次氯酸钠溶液30ml和氯化钠10克加入蒸馏烧瓶中;
  
  (2)将40%硫酸加入分液漏斗;
  
  (3)在烧杯中加入一定量的氢氧化钠溶液;
  
  (4)按制取CO2方法连接仪器(见图);
  
  (5)检查装置的气密性;
  
  (6)将硫酸溶液逐滴加入次氯酸钠溶液和氯化钠的混合物中;
  
  (7)在集气瓶中收集氯气。
  
  4)实验结果和分析
  
  硫酸溶液滴入混合液中反应程度较小,速度慢,氯气产量少,集气瓶中很难收满氯气,实验改进效果不理想。造成这种情况的原因应该有三:其一,次氯酸钠溶液的浓度太低(活性氯>=5%);其二,次氯酸钠水解使溶液呈强碱性,其中的氢氧根离子抢先与氢离子反应,浪费了部分硫酸,故当硫酸刚开始加入到混合物中时无明显现象;其三,此反应系溶液与溶液反应,不经搅拌反应难以彻底。要达到更佳的效果,就要在药品上下工夫,寻找一种水解后溶液呈弱碱性的固体药品来代替次氯酸钠溶液。
  
  实验II
  
  1)原理:Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2+2H2O
  
  2)实验器材
  
  a.实验材料:漂粉精片(每片含0.2克有效氯)、40%硫酸、氢氧化钠溶液
  
  b.实验仪器:同实验I
  
  3)实验方法:
  
  (1)将漂粉精片10片放入蒸馏烧瓶中;
  
  (2)--(5)同实验I方法

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