铁和氯气反应实验创新改进

新疆建设兵团第五师83团第一中学(833303) 李紫花

1 设计思路

人教版高中化学第4章第2节主要是讲解氯气有关知识，其中铁在氯气中燃烧实验是一个重要实验，教材中的实验虽然能达到实验目的，但是氯气是一种有毒气体，验证氯气的性质实验直接在敞口集气瓶中进行，操作时容易造成氯气外逸，污染环境，影响师生健康。目前针对这个实验中存在的不足，众多教师从实验的一体化、环保型、绿色化等不同的角度进行设计和改进。笔者主要从反应微型化、易发生和环保3个方面入手对该实验进行设计与改进。

2 设计目的

(1)解决教材实验中氯气及反应产物容易外溢的缺陷。

(2)解决铁在氯气中如何快速引燃的问题。

(3)解决尾气和反应残余物质的处理问题。

3 设计与改进

针对以上存在的问题，主要从以下几个方面进行了设计与改进。

(1)让氯气的制取和氯气与铁的反应在同一容器内完成，小试管用来制取氯气，大试管用来收集氯气，有效避免氯气的泄漏。

(2)用还原铁粉代替传统实验中的铁丝，置于大试管底部，用酒精灯稍加热，即可使反应发生。

(3)利用干燥管和小烧杯中的氢氧化钠溶液吸收可能会泄漏的氯气；利用“氯气发生装置”可移位的设计，解决了反应结束后产物和大试管中残余氯气的吸收处理问题。

4 实验用品及操作步骤

4.1 实验用品

大试管、小试管(用橡皮筋固定在一根粗铁丝上)、铁架台、火柴、酒精灯、双孔橡皮塞、导管、小烧杯、注射器(3支)、棉花、镊子、球形干燥管、氯酸钾固体、浓盐酸、水、氢氧化钠溶液、还原铁粉。

4.2 操作步骤

(1)将实验仪器按图1所示进行组装，检查装置的气密性。

图1 实验装置

(2)在大试管中装入少量还原铁粉，小试管中装入少量氯酸钾固体，注射器1中吸入约1mL浓盐酸，小烧杯中倒入约20mL氢氧化钠溶液。取一小团棉花，蘸上少量氢氧化钠溶液并塞入球形干燥管中，将大试管并固定在铁架台上(注意小试管的位置应旋转到图1中所示的位置)。

(3)轻轻推动注射器1的活塞，将浓盐酸缓缓注入到小试管中，制取氯气。

(4)当观察到黄绿色的气体充满大试管时，点燃酒精灯，加热大试管底部的还原铁粉，观察到反应开始后，移去酒精灯，停止加热。

(5)待铁粉和氯气反应结束，大试管冷却后，将连接小试管的粗铁丝旋转到如图2所示位置。取下注射器1，插上吸有水的注射器2并缓缓推动活塞，将水注入大试管，吸收产生的FeCl3，观察到溶液呈黄色。

图2 收集残余氯气时小试管的位置

(6)取下注射器2，插上吸有氢氧化钠溶液的注射器3并缓缓推动活塞，将氢氧化钠溶液注入大试管，观察到大试管底部出现红褐色沉淀，轻轻震荡试管，使氢氧化钠溶液将残余在装置内的氯气全部吸收。

4.3 注意事项

(1)制取氯气时，药品用量不宜过多。

(2)加热铁粉至反应开始发生时就停止加热，防止大试管底部炸裂。

5 实验创新点

(1)使氯气的制取和性质验证在同一个相对密闭的体系中进行，有效避免了氯气的外泄。

(2)实验中药品用量少，体现了绿色化学的理念。

(3)实验中选择还原性铁粉代替铁丝，反应更容易进行。

(4)密闭装置中设计了小试管可以旋转方向的环节，方便反应后产物的吸收。

6 结语

铁和氯气反应的实验创新改进，现象明显，操作简便，收到了很好的实验效果。这个装置把氯气的制取、铁与氯气的反应、尾气吸收三部分同时在一个密闭容器中完成，既让学生快速、高效、安全的完成实验，同时也利于归纳总结知识间的联系。