中学化学实验室制氯气方法的改进

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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