正文 第1章 關於氯氣的實驗操作和改進(1)(1 / 2)

鈉在氯氣中燃燒實驗的改進

課本上演示實驗的缺點

(1)課前預先準備好的氯氣往往到課堂上濃度不夠;(2)鈉預先在空氣中點燃,在鈉的表麵生成的Na2O2影響Na在Cl2中燃燒;(3)在實驗過程,由於Na不是在封閉式裝置中燃燒,Cl2向外逸出,汙染空氣,同時空氣進入集氣瓶衝淡了Cl2的濃度和純度。

改進後的裝置圖

安徽省肥東一中李克森老師的設計是:

實驗步驟

(1)從瓶中取出一塊金屬鈉(用濾紙吸幹煤油),從中間取出黃豆大的銀白色金屬鈉放入玻璃管中(在鈉下麵可放少許細砂或石棉絲或玻璃纖維,以防玻管破裂)裝好。

(2)慢慢滴入濃鹽酸(體積比8:1),立即劇烈反應產生Cl2,先排氣,直至管內有足夠Cl2(管內呈黃綠色時)。

(3)加熱金屬鈉,鈉熔化並開始燃燒,停止加熱,繼續通入Cl2直至反應完全(多餘Cl2被NaOH溶液吸收)時停止通Cl2。

實驗現象

鈉在Cl2中劇烈燃燒,呈黃色火焰且有濃厚的白煙,反應停止看到在管壁上有白色固體附著。

改進後實驗優點

(1)裝置簡單,操作方便,整個實驗過程中保持Cl2具有一定濃度和純度。避免副反應,實驗現象明顯。

(2)安全可靠,汙染少。

注意事項

(1)應先將KMnO4研細,濃鹽酸濃度為30%~34%(體積比為8:1)為宜,且要慢慢滴入,防止反應過於劇烈生成Mn2O7這種化合物易引起爆炸。

(2)隨著反應的進行,反應混合物中水分逐漸增多,滴入的濃鹽酸也被稀釋,反應速度逐漸減慢,此時,可用小火加熱,以加快反應,還能充分利用反應的中間產物MnO2,使它再與鹽酸反應而產生Cl2。不過,Na在Cl2中燃燒不需要到這一步,反應已完全。

氫氣在氯氣中的爆炸極限

掌握氫氣在氯氣中的爆炸極限,對於做好氫、氯混和氣體的光化學反應實驗和安全利用該化學反應都有重要意義。MatheinP曾用鎂光引爆測得氫氣在氯氣中的爆炸極限為98~528%(以下稱文獻值)。國內曾有人用廢滴定管改製成測氣管,重複實驗,結果十分接近。因此,一般資料都認為混和氣體中氯氣的體積小於472%,鎂光不使之爆炸。在多年的實踐中,江西贛南師院田秀明老師發現,混和氣體中氯氣的體積為333%時,在陽光或鎂光照射下都能引起爆炸。因此,筆者也用廢滴定管做測氣管,分別用陽光和鎂光引爆,進行測定其爆炸極限實驗,結果如下表所示。

實驗結果表明,無論用陽光或鎂光引爆,氫氣在氯氣中的爆炸低限的實際值與文獻值相接近,但爆炸高限卻大大超過文獻值。由於陽光受天氣影響,難以測得準確的爆炸極限,但在實驗室中用鎂光引爆受外界影響甚小,測得的爆炸範圍應基本一致。因此,筆者認為,氫氣在氯氣中的爆炸極限應為90~775%。

實驗狀況如下:

收集氫氯的裝置(見後):

實驗步驟:

不同體積比的氫氯混和氣體見光效應

氫氣體積ml(或%)氯氣。

體積ml(或%)照射陽光後的效應照射鎂光後的效應:

16(80)184(920)紙殼掀起無爆炸聲紙殼掀起無爆炸聲17(85)183(915)紙殼掀起無爆炸聲紙殼掀起無爆炸聲18(90)182(910)紙殼掀起無爆炸聲爆炸聲音很響19(95)181(905)爆炸聲音較響爆炸聲音很響100(500)100(500)爆炸聲音很響爆炸聲音較響148(740)52(260)爆炸聲音較響爆炸聲音很響149(745)51(255)紙殼掀起無爆炸聲爆炸聲音很響152(775)45(225)紙殼掀起無爆炸聲爆炸聲音較響156(780)44(220)紙殼掀起無爆炸聲紙殼掀起無爆炸聲157(785)43(215)紙殼掀起無爆炸聲紙殼掀起無爆炸聲實驗時間:2000年11月18-22日。

天氣:前三天晴天多雲,後兩天陰天有小雨。

氣溫:13℃-15℃。

離爆炸處3米外能聽到爆炸聲。

(1)製取、混和氫氣和氯氣:

用排飽和食鹽水法,在同一測氣管裏(可用廢滴定管做成)收集一定量的氯氣和氫氣,用浸濕的硬紙殼片蓋住管口,並用手指壓緊。取出集氣管,上下顛倒五次,停留30秒鍾,讓氣體混和均勻。

(2)將混和氣體照光: