绿色微型一体化实验设计

摘要：本文针对氯水的成分和性质探究实验进行了改进，设计了一种将氯气与氯水的制备实验、氯水的性质实验、尾气吸收装置结合在一起进行的一体化微型创新实验.该微型实验，耗样量少、操作方便、实验效果明显、安全性强且绿色环保，不仅可以进行教师演示实验还可以进行学生分组实验，能有效的调动学生学习的主动性和积极性，激发学生学习的激情，同时也可以提高学生的创新思维能力，让学生在愉快的氛围中感知和探索新知.

关键词：氯水性质;一体化实验;微型装置;绿色;高中化学

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2021）30-0090-02

一、问题的提出

氯气的制备和性质实验是高中阶段重要的实验，因此氯气的性质研究成了近年来中学化学教师的研究热点.氯气的性质可以通过氯水的性质实验体现出来，氯水的成分和性质是高中化学必修内容，也是高考热门的考点.但是由于氯气有毒，必修一课本上没有设置氯气的制备及系列性质探究的演示实验，所以很多教师采用播放实验视频的方式代替课堂动手实验探究的教学方式，学生不能真切地感受实验过程.为切实让学生体验和感受知识的生成过程，同时培养学生的思维能力和探究精神，笔者设计了一种操作简单，现象直观的微型实验.

二、研究现状

近年来很多教师做了氯气制备与性质实验的相关研究，并且取得了一定的成果.如，刘江老师的“气体制备及性质验证综合一体化创新设计”，采用注射器、输液软管、三通旋塞等器材在封闭环境中完成实验探究，绿色环保，但是装置稍复杂，实验不具连续性;王秀荣老师的“氯气的制备与性质综合实验设计”，采用注射器、U形管、干燥管等器材完成了氯气的制备及性质实验，性质实验较为全面，但是未能在封闭的环境中进行尾气处理;罗兵老师的“氯气的制备与性质实验的组合化与微型化设计”，采用试管完成了氯气的制备与性质实验，性质实验较为全面，但所用仪器较多，操作稍复杂.

三、氯水的制备与性质实验的改进

②添加试剂.向1号注射器中装入高锰酸钾固体，2号注射器中装入蒸馏水，3号注射器中装入浓盐酸，4、5号注射器中分别装入硝酸酸化的硝酸银溶液和紫色石蕊溶液，通过一个鲁尔外旋四通接头和4个两通阀将这4支注射器连通.其次向6号注射器中装入制备的氯气，7、8号注射器中分别装入湿润的红色纸条和干燥的红色纸条，9号注射器中装入氢氧化钠溶液，通过一个鲁尔外旋四通接头和4个两通阀将这4支注射器连通.

③制备氯气.将3号注射器中的浓盐酸挤入到1号注射器中.

④制备氯水.将1号注射器中收集到的氯气挤入到2号注射器中.

⑤氯水成分的检验.Cl2的检验：观察制备的氯水的颜色.氯离子的检验：将2号注射器中的氯水挤入到4号注射器中.H+的检验：将2号注射器中的氯水挤入到5号注射器中.漂白性物质的检验：将6号注射器中的氯气同时挤入到7、8号注射器中.

⑥尾气吸收.

（2）实验现象

步骤③中，1号注射器不断向外被推动，说明1号注射器中产生了氯气，见图2.步骤④中，2号注射器中形成的氯水未达到饱和状态，不容易观察到氯水的颜色，图3是将大量氯气溶解于水中形成的饱和氯水，可观察到溶液为黄绿色说明氯水中存在氯气分子.步骤⑤中，4号注射器中溶液变浑浊，产生了白色沉淀，见图2，说明氯水中含有氯离子;5号注射器中紫色石蕊溶液先变红，见图5，随后红色变浅，见图6，说明氯水中含有氢离子和具有漂白性的物质;7号注射器中湿润的红色纸条褪色，见图7，8号注射器中干燥的红色纸条没有褪色，见图8，说明氯气没有漂白性，氯气与水反应生成的新物质（次氯酸）具有漂白性.

（3）实验结论

氯气能溶于水，新制氯水中含有Cl、HO、HClO、H、Cl、ClO、OH;新制氯水具有酸性、氧化性和漂白性，且漂白后的产物稳定，具有不可逆性.

四、实验评价

1.教育改革和社会发展都呼唤着绿色化学，因此提高学生的环保意识和能力是所有化学教师都需要关注的问题，这就要求教师要意识到在教学中渗透绿色化学教育的重要性.本实验的设计以绿色化学为主，利用成本低廉、操作简单、可循环使用的密闭微型实验装置完成氯水的成分和性质实验探究.

2.微型化学实验体现了绿色化学的理念，是化学实验改革的新突破.本论文设计的就是微型化实验，耗时短、实验现象明显、节能环保、方便安全，也可用于其他气体的制备及性质探究，如SO、CO、CH等.

3.化学实验有助于激发学生学习兴趣，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，培养学生的创新精神和实践能力.截至目前为止，涉及到有毒气体的实验大多只能做演示实验，无法进行学生分组实验.本实验是在封闭的微型装置中进行，试剂用量少、安全无污染，因此不仅可以开设演示实验，还可应用于学生分组实验.

参考文献：

[1]李芸.氯气制备及其性质实验的改进[J]. 化学教育，2020，47（6）：190-191.

[2]刘江.气体制备及性质验证综合一体化创新设计[J]. 化学教学，2021（2）：62-66.

[3]王秀荣.氯气的制备与性质综合实验设计[J].化学教育，2018，39（1）：72-74.

[4]罗兵.氯气的制备与性质实验的组合化与微型化设计[J].化学教学，2012（5）：50-52.

[5]李海燕.新課标下的氯气漂白性质的实验改进[J].化学教育，2009，30（10）：68.

[责任编辑：季春阳]

作者简介：董雅男（1992.6-），女，陕西省宝鸡人，研究生，从事中学化学教学研究.