1、1用 氨 水 溶 液 吸 收 氯 气 尾 气 【课题名称】用氨水溶液吸收氯气尾气。【教学目标】1、指出实验室制取氯气在尾气吸收处理上的不足。2、探索用氨水溶液代替 NaOH 溶液作为尾气吸收液的可行性。3、对苏教版课本上氨气喷泉实验的原理解释提一点建议。【教学重点】1、用 NaOH 溶液做吸收液做 Cl2NaOH 喷泉实验2、用氨水溶液做吸收液做 Cl2氨水喷泉实验【教学难点】用氨水溶液吸收氯气尾气，高效但不倒吸的理由【实验内容】 1 实验用品：烧杯、试管、导管、橡胶管（含止水夹） 、注射器、圆底烧瓶（含双孔塞） 。氯气、市售浓氨水、饱和 NaOH 饱和溶液。2 实验类型：演示实验、探究实验3
2、 实验装置4 实验过程4.1 发现问题不论哪一种版本的教材，实验室制取氯气，众所周知，用 NaOH 溶液吸收尾气（装置如图 1） 。在实验开始后，有气泡从 NaOH 溶液中逸出，毫无疑问，这是装置中的空气被排出2体系。但在随后的实验中，仍然有气泡从溶液中逸出，且空气中的氯气味也越来越浓。我以为是装置气密性不严或更换集气瓶引起了氯气泄漏。随后我调整思路：更换装置，重新实验，尤其检查气密性，且实验途中不更换集气瓶，确保气体出口的唯一性。实验时用蘸有浓氨水的玻璃棒在所有接口、出口处检验，NH 4Cl 白烟只在 NaOH 溶液液面上出现，反应方程式为：3Cl 2 + 8NH3 = 6NH4Cl + N
3、2。显然，氯气未被 NaOH 溶液完全吸收，且逸出明显。随着实验的延续，NaOH 溶液也逐渐呈现淡淡的黄绿色。随后，我通过增加 NaOH 溶液的浓度、增加导管在溶液中的深度、在导管末端增加布有小孔的乳胶头等措施来促进 Cl2 和 NaOH 的反应，结果徒劳。说明：吸收氯气尾气，所用 NaOH 溶液的浓度，在各种版本的教材上，均没有明确。上述实验中，我先配得 NaOH 饱和溶液（在 288K 时，NaOH 溶液的物质的量浓度 26.4mol/L） ，分别用体积比为 1:10、1:5、1:1 共三种浓度的溶液进行平行实验。4.2 提出猜想针对 Cl2 和 NaOH 的反应，从化学热力学角度看，反应
4、能彻底进行。从化学动力学角度看，化学反应速率不快。我对用 NaOH 溶液吸收氯气尾气的实效产生了怀疑。4.3 实验探究4.3.1 用 NaOH 溶液做吸收液做 Cl2 NaOH 喷泉实验受 NH3 喷 泉 实 验 原 理 的 影 响 ， 我 设 计 了 如 图 2 所 示 的 Cl2NaOH 喷泉实验，来定性感受两者的反应速率。当用针筒推入约 3ml 的 NaOH 溶液后，烧瓶中没有出现喷泉实验现象。等候二分钟，导管中的液面也不上升。接着，我轻轻晃动装置，才看到导管中的水慢慢爬升，喷口有水流出，随即又停止。可见，晃动装置，促进了气液混合，加快了反应的进行。每晃动一次，液面上升一次，如此循环，直
5、到水几乎充满整个烧瓶。结合氯气的纯度和存在的误差，实验表明，Cl 2 和 NaOH 的反应，是能彻底进行的。但反应速率较慢。不能出现类似氨气喷泉实验的喷射现象，是由于两者不能瞬间快速反应，无法引起烧瓶内气压骤降。可见，在实验室制取氯气时，又因氯气的生成速率大于 NaOH 溶液吸收氯气的速率。所以，用图 1 的方法吸收氯气尾气是不会形成倒吸的。说明：此 Cl2NaOH 喷泉实验，也分别使用体积比为 1:10、1:5、1:1 共三种浓度的溶液进行平行实验。那么如何加快吸收氯气的速率呢？我想还是从根本上来解决：换吸收液。4.3.2 用氨水溶液做吸收液做 Cl2 氨水喷泉实验收集同等条件下的氯气，改用
6、氨水溶液做吸收液，利用图 2 进行对比实验，当推入约3ml 市售浓氨水（含氨质量分数约为 25%28%，物质的量浓度约为 13.3 mol/L 14.8 mol/L）后，喷泉现象立即产生，进水量约占容器 2/3 容积，液面上方充满白烟。 因浓氨水的强烈挥发，相比于 Cl2 和 NaOH 反应的气液接触，氯气和氨气的气气接触要充分得多，显然化学反应速率也快得多。虽然反应物的化学性质是决定化学反应速率的根本因素，但限于本人的知识面，不能给予解释，所以只能从两者接触程度这个外因给予说明。接着，我又做了如图 3 所示的实验，当把市售浓氨水沿试管壁缓缓倒入集满氯气的试管时，除了看到白烟外，还听到响声、看
7、到火光、感到试管壁发烫。再次说明氯气和氨气反应快速、剧烈。5 实验结论 综上所述，我把吸收氯气尾气的装置设计为如图 4。用长试管内盛适量氨水溶液（体积比 1:1）来吸收尾气。实验现象：听见轻微响声、看到试管中下部有白烟、摸到试管外壁升温、没有火光。 那么图 4 实验为什么又不倒吸呢？是因为反应生成了氮气，使得 Cl2 和氨水溶液短暂分3离，反应瞬间停止，当氮气排除后，Cl 2 和氨水溶液继续接触反应，如此循环。氯气氨水喷泉实验中，进水量同样不会充满整个容器，其原因也是因为反应生成了氮气，使得进水量约占容器 2/3 容积， 。事实胜于雄辩，用氨水溶液代替 NaOH 溶液作为尾气吸收液，实验操作安
8、全可靠，吸收液用量少，尾气吸收快、无氯气泄漏等优点。当然，通过实验改进，学生从感性上认识了氨气的还原性（课本上没有） ，强化了氯气的氧化性等化学知识，这是一个意外收获。 6 一个建议针对氨气喷泉实验，现把人教版和苏教版课本上的有关原理解释进行对比，见表 1： 表 1 江苏现行两种教材中的喷泉实验原理解释教 材 版 次 原 理 解 释苏教版 2009 年 6 月第 5 版 氨极易溶于水。人教版 2007 年 3 月第 3 版 氨极易溶于水，且溶解的快。可见，人教版喷泉实验原理解释的更全面。所以，我建议：苏教版在解释实验原理时，不能仅解释到反应热力学的知识层面，还要兼顾到反应动力学的知识层面。象人教版一样解释，让学生更全面的理解氨气喷泉实验原理：氨气溶于水，溶解量多，溶解速率快。参考文献：1 王祖浩普通高中课程标准实验教科书化学 1 （必修） 江苏：江苏教育出版社，20092 普通高中新课程标准实验教科书化学 1 （必修） 北京：人民教育出版社，2007
