高中化学氯气相关实验的绿色化改进

糜兰

摘要：“绿色化学”理念，倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的试剂的使用与产生。而绿色化改进，是指基于“绿色化学”理念，对常规的教材实验进行改进。对氯气相关实验加以绿色化改进，以体现实验教学的应有之义，彰显实验的育人价值，帮助学生综合理解学科知识，锻炼动手操作和实验探究能力，培养创新思维。

关键词：绿色化学实验改进氯气的性质

“绿色化学”理念，倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化劑、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。而绿色化改进，是指基于“绿色化学”理念，对常规的教材实验进行改进。

氯气是高中化学常见且重要的气体，具有较强的毒性。因此，部分教师会选择播放视频替代动手实验进行氯气相关知识的教学。这显然失去了实验教学的应有之义。因此，笔者尝试对氯气相关实验加以绿色化改进，以下为具体的实验装置设计、制作和相应的实验实施。

一、实验装置设计

（一）整体示意图

改进设计的实验装置前视图、后视图分别如下页图1、图2所示。

（二）各部分功能

1.总支架：整合、固定装置的各个部分。

2.药剂盒：药剂盒A用偏心轴固定，在盒子的侧面开一小口，以便药品倒出;反应前，药剂盒A用可活动的钩架A托住，保持水平位置;需要反应时，在瓶外用磁铁吸引瓶内的磁铁，使钩架A受磁铁吸力作用移动偏离，药剂盒A受重力作用绕偏心轴向下转动翻倒，将其中的药品倾倒入药剂盒B中，反应由此开始。

3.前、后托盘：在总支架面板的正面和背面分别装有前、后托盘，用于放置试纸、花瓣等与氯气作用的物质;托盘底部开孔，便于氯气流通。

4.吸收盒：气体吸收盒内装入吸收尾气的试剂，反应前，盒盖处于关闭状态;实验结束后，用磁铁吸引压住盒盖的钩架B，使钩架B偏离，盒盖在橡皮筋的拉力作用下被打开，开始吸收尾气。

二、实验装置制作

（一）制作材料和工具

透明广口塑料或玻璃瓶一只（大一点的较好），2 mm厚亚克力板一块，直径25 mm、30 mm药瓶盖各一个，直径约4 mm吸管一根，3 mm×50 mm镀锌螺丝4根，3 mm螺帽10个，磁铁2块，截面积1 mm2的塑料铜芯线50 cm，胶水，直尺，锯子，手枪钻，3.2 mm钻头，锉刀，砂纸等。

（二）制作过程

1.制作总支架：根据透明广口瓶的直径和深度确定总支架的宽和高，然后用亚克力板裁剪一块长方形平板，在板上恰当位置钻孔（如图3），再裁剪一块圆形平板，作为底板，与总支架垂直放置并用胶水黏合。

2.制作药剂盒及偏心轴：在25 mm药瓶盖侧面开一小口制成药剂盒A;截取约2.5 cm的吸管，用胶水粘在药剂盒底部偏离圆心约12半径的位置，制成偏心轴（如图4）。

3.制作吸收盒：用亚克力板制作一个有盖、可开合的长方形盒子，盒盖后端用橡皮筋拉紧（如图5），使之平时为打开状态。

4.用亚克力板裁剪、钻孔制成前、后托盘，固定在总支架上（如下页图6）。

5.将4根长螺丝用螺帽紧固（其中2根螺丝分别穿过吸管与吸收盒）于总支架上（如下页图6）。

6.将两个钩架用塑料电线缠绕在螺丝上（注意不要太紧，螺圈要可以自由转动），根据药剂盒和吸收盒的实际位置弯曲钩架（如下页图6）。

7.将两块磁铁用胶水粘在钩架上（注意磁铁极性的相对位置）。

8.将整个装置装于透广口瓶中，盖上瓶盖。

9.在瓶外用磁铁吸引瓶内的磁铁，观察药剂盒A能否按照要求翻转，吸收盒能否顺畅打开、关闭，调试完善。

制作好的实验装置正面和背面分别如图7、图8所示。需要说明的是，这一装置还可以用于其他气体（如氨气、二氧化硫等）的制取和性质探究实验。

三、实验实施

（一）实验用品

由于实验装置进行了封闭式一体化改进，不适宜直接加热，因此，选择其他试剂（高锰酸钾固体、1 mol/L稀盐酸）来代替教材实验试剂（二氧化锰固体、浓盐酸）。其他需要准备的用品有浓氧氧化钠溶液、棉花、淀粉碘化钾试纸、蓝色石蕊试纸、干燥的花瓣等。

（二）实验步骤

1.将蘸有浓氢氧化钠溶液的棉花放置在吸收盒内，盖上盒盖后用钩架B压住顶部。

2.将一张淀粉碘化钾试纸、一张蓝色石蕊试纸、一片花瓣用蒸馏水蘸湿;将干燥的试纸、花瓣放置于同一托盘上，湿润的试纸、花瓣放置于另一托盘上，要适度分开，不能接触。

3.在药剂盒A中加入约2 g的高锰酸钾固体，在药剂盒B中注入约2 mL的1 mol/L稀盐酸;用钩架A钩住药剂盒A，使之保持水平位置。

4.把总支架竖直放入透明广口瓶中，调整好位置，拧紧瓶盖，保持反应容器密闭。

5.在瓶外用磁铁靠近、吸引钩架A上的磁铁，使高锰酸钾固体进入药剂盒B中，开始反应。

6.观察瓶内氯气的颜色，比较花瓣颜色和试纸颜色的变化，记录观察到的现象。

7.在瓶外用磁铁靠近、吸引钩架B上的磁铁，打开吸收盒，吸收尾气。

上述绿色化实验改进，融合了氯气的实验室制法、氯气的吸收（即氯气与氢氧化钠溶液反应）、氯气的漂白性和氧化性等诸多知识，彰显了实验的育人价值，有助于学生综合理解学科知识，锻炼动手操作和实验探究能力，培养创新思维。

参考文献：

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