氢气在氯气中燃烧演示实验的创新设计

张志明

摘要：以实验安全、清洁为化学实验教学的核心理念，对现行教材中氢气在氯气中燃烧的演示实验存在的问题进行了实验探究和改进。改进后氢气在氯气中燃烧实验在全封闭的实验装置中进行，克服了教材上存在的实验缺陷，取得了良好的实验效果。

关键词：氢气在氯气中燃烧；演示实验；创新设计；实验改进

文章编号：1005–6629（2017）6–0071–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 教材上的实验及其存在的问题

在高中、职业高中、中专的化学教科书中，通常有氢气在氯气中燃烧实验的课堂演示实验，该实验反映了工业上制取（合成）盐酸的原理。

人民教育出版社新课程标准高中《化学必修1》第四章第二节——富集在海水中的元素——氯实验4-3中，对该实验的描述如图1所示：

在做该实验的具体过程中，发现虽然具有实验装置简单、燃烧现象明显、实验操作方便等优点，但也存在明显的缺陷：氢气在氯气中燃烧实验是在敞开的实验装置中进行，当点燃的氢气（H2）伸入到盛有氯气（Cl2）的集气瓶中时，因气体受热膨胀造成一部分氯气（Cl2）弥散到空气中，形成氯气浓度的下降，致使发生燃烧的时间比较短，燃烧现象也不够稳定，燃烧时产生的苍白色火焰较难持续不利于学生观察。每次做完演示实验后，有毒、具有强烈刺激气味的氯气（Cl2）和产生的氯化氢（HCl）气体都会伴随大量烟雾弥散在空气中，造成教室环境污染，不仅不利于学生环保意识的养成，还存在一定的安全隐患。这就是很多教师不愿意做这个实验的真正原因。

2 氢气在氯气中燃烧演示實验的改进

2.1 实验改进优化设计

针对教材上该实验存在的缺陷，笔者结合多年的经验，以及查阅了有关氢气在氯气中燃烧实验改进方法的文献[1～3]，对该实验装置进行了改进。改进后的实验与教材（如图1所示）相比较，克服了教材上氢气在氯气中燃烧实验存在的缺陷，具有操作安全，燃烧现象明显、实验装置基本符合绿色化学观念等优点。本实验探究从改进教科书上的演示实验着手，提高学生的创新意识和实践能力，同时，促使学生树立绿色化学思想，形成学生的环保意识及创新思维[4，5]。

2.2 改进后的实验装置

实验改进后，装置形成一个全封闭的系统，演示实验在全封闭的系统中进行。实验装置如图2所示，A是氢气和氯气的燃烧室（即氯化氢的合成室）；B是用水吸收氯化氢气体形成盐酸溶液的装置，用水吸收氯化氢气体产生的盐酸，可以回收利用；C是处理酸雾的尾气吸收装置，用10%的氢氧化钠溶液吸收B中氯化氢气体溶解于水时逸出的酸雾。

2.3 实验仪器和药品

仪器：双向硬质玻璃管、玻璃导管、单孔塞、双孔塞、酒精灯、集气瓶、500mL烧杯、漏斗、铁架台、内外双套尖嘴导管

试剂：稀硫酸溶液、锌粒、二氧化锰、浓盐酸、10%的氢氧化钠溶液、蓝色石蕊试纸（石蕊试液）、硝酸银溶液、稀硝酸

2.4 实验操作步骤及实验现象

（1）按图2连接好仪器装置，检查装置的气密性。

（5）实验终止时，先停止通入氯气，促使氯气尽量耗尽，避免对空气造成污染，再停止通入氢气。

3 实验改进后的优点

（1）改进后的实验装置，实验自开始到完成的整个过程，都是在封闭的实验装置系统中进行，避免了有毒、具有强烈刺激气味的氯气和燃烧产生的氯化氢气体造成的教室环境污染。

（2）改进后的实验装置与教材中氢气在氯气中燃烧的实验相比较，更近似于化学工业合成盐酸的模拟实验。通过实验过程与生产实际相联系，为学生搭建解决工农业生产实际问题的思路和方法。

（3）改进后的实验装置，提高了课堂演示实验的安全性，使氢气在氯气中燃烧时产生苍白色的火焰现象更加清晰、明显，燃烧的持续时间更长。

（4）改进后的实验装置，也可以用于其它气体的燃烧实验，如做氨气在氧气中的燃烧实验、乙炔在氧气中的燃烧实验、硫化氢在氧气中的燃烧实验等。也可以用作二氧化硫气体与硫化氢气体发生反应、氨气与氯化氢气体发生反应等的实验装置。

（5）改进后的实验装置，从仪器的组装、检查气密性、可燃气体的纯度检验及其点燃到吸收尾气的处理装置设计，都启发学生如何分散、分解实验任务的重点和难点、协调实验操作，进而打破原有的习惯性思维框架，逐步学会应用化学学科的观念来思考问题。

氢气在氯气中燃烧演示实验的创新设计和改进，使学生养成严格遵守实验操作规程进行实验的良好习惯，增强了学生的安全意识。同时，促使学生在实验过程中体验到化学实验的清洁化[6]，也是实现化学学科与化学工业发展的基本途径[7]。它体现了由现实生活向化学学科知识回归的教学理念，初步形成对应用化学反应原理来制造某种化工产品的认识，为学生搭建一个知识的迁移联想、判断思维、应用能力养成的训练平台，从而开拓学生的视野，为今后学习氧化还原反应原理、化学反应与能量的关系以及合成盐酸工艺学做了铺垫。

参考文献：

[1]王建芬，齐俊林.氢气在氯气中燃烧实验的新设计[J].化学教学，2015，（9）：52～54.

[2]侯立平，王培明，齐俊林.氢气在氯气中燃烧实验的封闭式装置[J].化学教学，2012，（11）：48～49.

[3]唐旭梅，鲍正荣，黄治香，张娟.氢气在氯气中燃烧实验绿色改进[J].科技信息，2010，（32）：119.