“潔廁靈和84消毒液混用的實驗設(shè)計”及 “氫氯光照實驗的再改進(jìn)”

王昆 邢霞

摘 要：實驗一巧妙利用Y型管對潔廁靈和84消毒液混用進(jìn)行了實驗設(shè)計，操作方便，現(xiàn)象明顯且層次分明，直觀體現(xiàn)了兩者混用后產(chǎn)生氯氣的強烈程度。該實驗可作為學(xué)生“科學(xué)探究”的素材，應(yīng)用于指向?qū)W科核心素養(yǎng)的命題設(shè)計。實驗二對氫氯混合氣體光照爆炸實驗進(jìn)行了再改進(jìn)，創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在氫氣、氯氣的收集途徑以及光照爆炸的發(fā)生裝置上，使實驗更易操作，氫氣、氯氣的體積比例得以更好控制。

關(guān)鍵詞：潔廁靈;84消毒液;氫氯光照實驗

一、潔廁靈和84消毒液混用的實驗設(shè)計

盡管商家已經(jīng)在“潔廁靈”瓶標(biāo)上明確寫明：“請勿與漂白劑或其他化學(xué)產(chǎn)品一起使用，以免產(chǎn)生有害氣體?！痹凇?4消毒液”瓶標(biāo)上明確提示：“若與酸性制品或其他清潔產(chǎn)品混合使用，可能產(chǎn)生有害人體的氣體?！钡珒烧呋煊靡鸬闹卸臼录詴r有發(fā)生。

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）指出“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的五個要素之一，其素養(yǎng)水平三指出：具有理論聯(lián)系實際的觀念，有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識，能依據(jù)實際條件并運用所學(xué)的化學(xué)知識和方法解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題。

于是筆者巧妙利用Y型管對此實驗進(jìn)行了設(shè)計，較相關(guān)實驗，此實驗裝置簡單，易操作，現(xiàn)象明顯且有層次。

操作如下。

（1）小心將84消毒液滴入Y型管的一側(cè)，將潔廁靈滴入Y型管的另一側(cè)，為防止干擾，勿將滴管碰觸Y型管壁。（為避免濃鹽酸揮發(fā)造成的提前產(chǎn)生氯氣的現(xiàn)象，潔廁靈在84消毒液之后放入。）

（2）在瓶口放置濕潤的淀粉碘化鉀試紙，蓋上橡皮塞。（原料有限，產(chǎn)生的氯氣有限，不會將橡皮塞沖出。）

（3）傾斜Y型管，使兩側(cè)試劑充分接觸。

可以觀察到，濕潤的淀粉碘化鉀試紙自下至上明顯變藍(lán)，這說明此反應(yīng)產(chǎn)生了氯氣。但一段時間后，自下至上又明顯褪色，這說明氯氣繼續(xù)將碘單質(zhì)氧化，從而導(dǎo)致藍(lán)色褪去。

整個實驗現(xiàn)象相當(dāng)明顯，層次分明，不僅在實驗的過程中加強了學(xué)生的安全意識，還能通過觀察到的實驗現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識。另外，此實驗可作為學(xué)生“科學(xué)探究”的素材，應(yīng)用于指向?qū)W科核心素養(yǎng)的命題設(shè)計。

示例如下。

據(jù)新聞報道，有人為了增強漂白、殺菌和消毒能力，將潔廁靈（主要成分：濃鹽酸）和84消毒液（主要成分：NaClO）混合使用，結(jié)果殺菌消毒能力沒增強，反而生成了黃綠色氣體，把自己熏到中毒。小明同學(xué)就此現(xiàn)象展開了模擬實驗：將潔廁靈、84消毒液分裝在Y型管的兩側(cè)，用濕潤的淀粉KI試紙放在瓶口，塞緊活塞（若控制合適用量，氣體產(chǎn)生的量不足以使活塞彈開）。

（1）傾斜Y型管，將兩側(cè)液體混合后，濕潤的淀粉KI試紙明顯變藍(lán)，寫出兩側(cè)液體發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式： 。

（2）反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，發(fā)現(xiàn)自下至上出現(xiàn)了藍(lán)色逐漸褪去的現(xiàn)象，你認(rèn)為可能的原因是： 。（用語言或者化學(xué)方程式表示）

（3）潔廁靈中通常會加入綠色或紅色的色素物質(zhì)，來指示潔廁靈已發(fā)揮作用，當(dāng)兩者混合時，發(fā)現(xiàn)顏色變淺，可能的原因是什么？

（4）實驗發(fā)現(xiàn)，未將兩側(cè)傾倒混合時，試紙已有部分變藍(lán)，你認(rèn)為可能的原因是什么？

二、氫氯光照實驗的再改進(jìn)

人教版教科書中，對氫氣和氯氣在光照條件下迅速化合而爆炸的實驗表述如下：把新收集到的一瓶氫氣和一瓶氯氣口對口地放置，抽去瓶口間的玻璃片，上下顛倒幾次，使充分混合。取一瓶混合氣體，用塑料片蓋好，在距集氣瓶約10cm處點燃鎂條。此實驗存在以下不足：實驗室制氯氣的裝置復(fù)雜;氫氣、氯氣混合時可能逸出;反應(yīng)物用量大，爆炸時對空氣造成一定的污染。

已有文獻(xiàn)中關(guān)于此實驗的研究主要集中在以下幾個方面：第一，巧妙利用濃鹽酸能和高錳酸鉀快速制備氯氣，能和鋅粒快速產(chǎn)生氫氣的原理，兩個實驗裝置合二為一設(shè)計實驗，但氧化還原過程中副產(chǎn)物太多;第二，用傳統(tǒng)實驗室方法制備，并用排飽和食鹽水的方法收集氫氣和氯氣，創(chuàng)新點集中在對光照實驗的裝置進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn);第三，鑒于此實驗較易失敗而進(jìn)行的反應(yīng)原理的理論研究。在以上研究中，張改花老師選用的真空罩可以有效防止環(huán)境污染，但是操作相對復(fù)雜;趙亭老師選用的儀器相對方便，但是收集氫氣、氯氣仍是傳統(tǒng)實驗室方法，步驟煩瑣。

本實驗擬在減少氫氣、氯氣用量的前提下，對氫氣、氯氣的發(fā)生裝置重新進(jìn)行選擇。氫氣、氯氣除了可以單獨制備外，它們同時是電解飽和食鹽水的產(chǎn)物。上海市格致中學(xué)教師研制的電解飽和食鹽水的裝置，不僅可以讓學(xué)生直觀地看到電解飽和食鹽水的過程，還能作為收集純凈氫氣、氯氣的有效途徑。整個裝置設(shè)有自動報停裝置，當(dāng)氫氣、氯氣收集滿后，電解實驗自動停止。

收集氣體的裝置改用10mL的注射器，不僅方便讀出氫氣和氯氣的體積，而且注射器的使用還使得爆炸的方向具有了可預(yù)測性。

操作如下：在陽極和陰極分別收集5mL的氯氣和氫氣，將注射器針頭豎直插在橡膠塞上，起支撐固定作用，同時起到密封作用。當(dāng)燃著的鎂條靠近混合氣體時發(fā)生劇烈爆炸，將針筒活塞向上彈出。

結(jié) 語

潔廁靈和84消毒液反應(yīng)的發(fā)生裝置簡單，可操作性強，現(xiàn)象明顯直觀，不僅可以進(jìn)行學(xué)生或者市民的安全教育，在實驗的過程中還可培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識。

在氫氣、氯氣光照爆炸的實驗中，拓展氫氣、氯氣收集途徑——利用電解飽和食鹽水裝置進(jìn)行收集，使得收集裝置更簡單便攜。改進(jìn)光照爆炸發(fā)生裝置，不僅所需反應(yīng)物的體積可明確讀出，總用量少，還可預(yù)見爆炸發(fā)生時活塞彈出的方向。

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作者簡介：王 昆（1985—），女，山東聊城人，中學(xué)一級教師，博士，研究方向：高中化學(xué)教學(xué)。